به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، محققان با استفاده از مدل‌سازی سلول‌های بنیادی، نقشه‌های راه ژنتیکی را برای دو عامل اصلی نابینایی برگشت‌ناپذیر در جهان ایجاد کرده‌اند. ﺩﻳــﺴﺘﻮﺭﺷﻦ یا تاری دید، ایجاد لکه‌های سیاه یا تاریک در شبکیه است که همراه با از دست دادن بالقوه بینایی می‌باشد. اینها علائم گلوکوم با زاویه باز اولیه (POAG) و دژنراسیون ماکولا وابسته به سن (AMD) هستند که پیش‌بینی می‌شود در سراسر جهان بیش از 110 میلیون نفر و 288 میلیون نفر تا سال 2040 را تحت تاثیر قرار دهند.
مقدمه
هیچ راهکار و درمان قطعی فعلی برای POAG و هم برای شکل خشک AMD وجود ندارد. از طرفی بیشتر سعی می‌شود که فقط بینایی افراد تا زمانی که ممکن است، حفظ شود. مکانیسم‌های دقیق بیماری زایی (یعنی مسیرهای بیماری) در حاضر ناشناخته است. با وجود تلاش‌های تحقیقاتی بین‌المللی، مسیر اصلی بیماری به خوبی درک نشده است. این موضوع تا حد زیادی به دلیل عدم وجود مدل‌های تجربی مناسب بوده است و کار شناسایی و آزمایش درمان‌ها را به طور قابل توجهی دشوارتر می‌کند.
دسترسی به مدل‌های مرتبط با آسیب‌شناسی عصب بینایی انسان یا دژنراسیون شبکیه برای درک، غربالگری و توسعه استراتژی‌های درمانی دقیقی که از پیشرفت یا کاهش پیشرفت این بیماری‌های کورکننده جلوگیری می‌کند، بسیار مهم است.

سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسان (iPSCs)  ابزاری قدرتمندی برای بررسی این نوع شرایط هستند. این سلول‌های بنیادی که با برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های سوماتیکی مانند پوست یا سلول‌های خونی از افراد منتخب یا افراد دارای پس‌زمینه ژنتیکی خاص تولید می‌شوند، می‌توانند به هر نوع سلول خاص مورد علاقه، برای ساختن نمونه زیستی به شکل «بیوپسی در ظرف» و تولید یک مدل بیماری موثر جهت توسعه درمان رشد داده شوند. 
این وضعیت به ویژه برای مدل‌سازی عصب بینایی و شرایط شبکیه مناسب است، جایی که با استفاده از پوست بیمار می‌توان سلول‌های بنیادی تولید کرد و سپس به سلول‌های آسیب‌دیده در گلوکوم یا AMD هدایت کند. این تکنیک بر مشکلات دسترسی به این بافت‌ها در افراد زنده غلبه می‌کند.

در این مطالعات محققانی از مرکز تحقیقات چشم استرالیا و دانشگاه تاسمانی و تیم‌های در موسسه تحقیقات پزشکی گاروان، این رویکرد را به امید کمک به کشف درمان‌هایی با استفاده از یک مدل بیماری مبتنی بر بینایی انجام دادند. سلول‌های بنیادی خود بیماران در جدیدترین تحقیقات خود، شکافی را در دانش پیرامون یک شکل از گلوکوم، به نام گلوکوم با زاویه باز اولیه (POAG) پر کردند، که بر سلول‌های گانگلیونی شبکیه که عصب بینایی را تشکیل می‌دهند، تأثیر می‌گذارد. در مرحله پایانی AMD وضعیتی به نام آتروفی که در آن سلول‌های اپیتلیوم رنگدانه شبکیه می‌میرند، رخ می‌دهد.
بخشی از مطالعات حاضر که یکی از بزرگترین و دقیق‌ترین مطالعات مدل‌سازی سلول‌های بنیادی برای هر بیماری بوده در ژورنال Cell Genomics منتشر شد.
مدل سازی بیماری
با مقایسه مدل‌های سلول‌های بنیادی سلول‌های گانگلیونی شبکیه افراد مبتلا به POAG با افراد بدون بیماری، 312 ویژگی ژنتیکی جدید این سلول‌ها کشف شد. این ویژگی‌های ژنتیکی منحصربه‌فرد صدها هدف جدید را برای محققانی که داروهایی برای درمان گلوکوم تولید می‌کنند، فراهم می‌کند. بخشی دیگر از مطالعه نیز در ژورنال Nature Communications  منتشر شد. همچنین از سلول‌های بنیادی خود بیماران و ژن‌ها و مسیرهای جدید که به احتمال زیاد در AMD دخیل هستند (از جمله در فعالیت میتوکندریایی و تولید انرژی) استفاده می‌کند.
این یافته‌ها نتیجه یک دهه همکاری ملی به رهبری پروفسور Hewitt، پروفسور Powell و همکارانش در موسسه Garvan ، Anne Senabouth، و تیم دیگر در دانشگاه ملبورن، از جمله دکتر Maciej Daniszewski و دکتر Grace Lidgerwood است.
قدرت مدل‌سازی در مقیاس بزرگ
این تحقیق بر برنامه ریزی مجدد سلول متکی است، که روشی ویژه برای ساخت سلول‌های بنیادی است که بر اساس کار پروفسور یاماناکا برنده جایزه نوبل در سال 2012 است. مدل‌های سلول‌های بنیادی را می‌توان برای مقایسه با سلول‌های واقعی، مانند سلول گانگلیونی شبکیه (تصویر) استفاده کرد. این تیم نشان داد که می‌توان هر سلول «سوماتیک» بدنمان، مانند سلول‌های پوست را گرفت و دوباره برنامه‌ریزی کرد تا به سلول‌های بنیادی یا «پرتوان» تبدیل شوند. این سلول‌های پرتوان را iPSC می‌نامند. پس از به دست آوردن، از نظر تئوری می‌توانند به هر نوع سلولی از بدن تبدیل شوند، از جمله سلول‌های چشمی که در POAG و AMD تحت تاثیر قرار می‌گیرند. اینها اولین نمایش‌هایی هستند که نشان می‌دهد چگونه می‌توان از بانک‌های بزرگ iPSC ها برای مدل سازی بیماری‌های پیچیده استفاده کرد و می‌تواند راه را برای مطالعه و کشف سایر شرایط فاقد مدل و درمان‌های قابل اعتماد (مانند انواع زوال عقل یا دیابت)، هموار کند.
زندگی با یک اختلال ژنتیکی نادر
نشان داده شده است که مدل‌های iPSC انسانی ابزارهای بسیار مفیدی برای درک بیماری‌های تک ژنی، از جمله بیماری‌های رشدی هستند، که در آن جهش در یک ژن باعث ایجاد بیماری می‌شود. با این حال، استفاده از آن‌ها برای مدل‌سازی بیماری‌های پیچیده، که در آن عوامل ژنتیکی متعدد و تأثیرات محیطی، مانند پیری، ممکن است نقش داشته باشند، نامشخص و بحث‌برانگیز بود. این تا حدی به این دلیل است که مشتقات سلول‌های بنیادی در ظرف "جوان" باقی می‌مانند، بنابراین استدلال می‌شد که این سلول‌ها نمی‌توانند بیماری‌های مرتبط با پیری را مدل کنند.
محققین کنجکاو شدند که ببینند آیا واقعاً می‌توان از این سلول‌ها برای مدل‌سازی بیماری‌های پیچیده‌ای استفاده کرد یا نه. این سلول‌ها بسیاری از شرایط را (از جمله POAG و AMD) را تحت تأثیر قرار می‌دهند. فرض براین است که مشتقات سلولی به‌دست‌آمده از سلول‌های بنیادی هر بیمار (سلول‌های گانگلیونی شبکیه برای گلوکوم و اپیتلیوم رنگدانه شبکیه برایAMD) در مقایسه با مشتقات سالم، «امضای بیماری» خاصی را نشان می‌دهند. در 10 سال گذشته، محققین بی‌وقفه بیوپسی‌های پوست (در تحقیقات حاضر صدها نفر - با POAG یا AMD و کنترل‌های سالم) را جمع‌آوری کردند و iPSCها را از آن‌ها تولید کرده سپس پروتکل‌های قابل اعتماد تمایز این سلول‌ها به سلول‌های مورد علاقه خود را ایجاد  و روش‌های قدرتمند و قابل اعتماد ارزیابی امضاهای مولکولی را بهینه سازی کردند. محققین حاضر معتقد بودند که می‌توان آن‌ها را با تجزیه و تحلیل رونوشت‌شناسی مشاهده کرد، یعنی زمانی که دقیقاً به تنظیم ژن در هر نمونه نگاه می‌کنند، با استفاده از توالی‌یابی RNA تک سلولی و به دنبال آن تجزیه و تحلیل زیست‌شناسی محاسباتی پیچیده بررسی گردد. ترکیبی از رویکردها در این مطالعات تازگی نتایج جدید را نشان داد (ساخت سلول‌های بنیادی بیمار در تعداد زیاد، استفاده از آن‌ها برای مدل سازی بیماری‌هایی که در اواخر زندگی ایجاد می‌شوند، و سپس استفاده از یک رویکرد رونویسی به عنوان بازخوانی).
دیدن آینده‌ای روشن‌تر
اکنون که نشان داده شده است که این رویکرد در مدل‌های سلولی گلوکوم و AMD کار می‌کند، می‌توان به دنبال اهداف بالقوه‌ای بوده که به کشف درمان‌هایی برای این بیماری‌های دژنراتیو کمک می‌کنند. به طور خاص، محققین می‌خواهند به بهبود درک خود از ژنتیک این بیماری‌های عصبی ادامه داده، با این امید که این تحقیق آزمایشات بالینی و نتایج قابل ترجمه را برای بسیاری از افراد جامعه تسهیل کند.
پایان مطلب/