به گزارش پایگاه اطلاع‌رسانی بنیان، پژوهش اخیر در حوزه نورون‌های حرکتی مشتق‌شده از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSC) نشان‌دهنده گام‌های مهمی در مطالعه بیماری‌های نورون حرکتی مانند اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS) و آتروفی عضلانی نخاعی (SMA) است. این مطالعه با استفاده از نورون‌های حرکتی تجاری، ویژگی‌های الکتروفیزیولوژیکی آن‌ها را بررسی کرده و تأیید کرده است که این سلول‌ها نشانگرهای زیستی خاص نورون‌های حرکتی را بیان می‌کنند. نتایج نشان‌دهنده پتانسیل این نورون‌ها برای مدل‌سازی بیماری‌ها و غربالگری دارویی است، اگرچه بلوغ الکتریکی کامل آن‌ها نیازمند بهینه‌سازی پروتکل‌های کشت طولانی‌مدت است. این یافته‌ها می‌توانند به تسریع تحقیقات در زمینه بیماری‌های نورودژنراتیو کمک کنند.

اهمیت نورون‌های حرکتی iPSC در تحقیقات پزشکی
در دنیای پیشرفته علوم زیستی امروز، سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSC) به ابزاری کلیدی برای مطالعه بیماری‌های نورونی تبدیل شده‌اند. نورون‌های حرکتی مشتق‌شده از iPSC، به‌ویژه برای بررسی بیماری‌های نورون حرکتی (MND) مانند اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS) و آتروفی عضلانی نخاعی (SMA)، از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. این سلول‌ها امکان مدل‌سازی بیماری‌ها به‌صورت اختصاصی برای انسان را فراهم می‌کنند و بستری برای غربالگری دارویی با بازده بالا ارائه می‌دهند. برخلاف مدل‌های حیوانی که ممکن است به دلیل تفاوت‌های گونه‌ای محدودیت‌هایی داشته باشند، نورون‌های iPSC ویژگی‌های فیزیولوژیکی انسان را بازسازی می‌کنند و از این‌رو جایگزینی ارزشمند برای تحقیقات هستند.

مزایای نورون‌های حرکتی تجاری

نورون‌های حرکتی تجاری به‌عنوان جایگزینی برای پروتکل‌های زمان‌بر و پیچیده تمایز آزمایشگاهی معرفی شده‌اند. این سلول‌های آماده، نیاز به فرآیندهای طولانی تولید نورون‌های حرکتی را از بین می‌برند و به پژوهشگران اجازه می‌دهند تا با سرعت بیشتری به تحقیقات خود بپردازند. مطالعه اخیر که در یک مجله معتبر علمی منتشر شده، به بررسی دقیق ویژگی‌های الکتروفیزیولوژیکی این نورون‌ها پرداخته است. هدف این پژوهش، ارزیابی بلوغ و کارایی نورون‌های تجاری برای کاربردهای پژوهشی و درمانی بود تا مشخص شود آیا این سلول‌ها می‌توانند نیازهای علمی را به‌خوبی برآورده کنند.

تأیید هویت نورون‌های حرکتی با ایمونوفلورسانس
یکی از بخش‌های کلیدی این پژوهش، استفاده از تکنیک ایمونوفلورسانس برای تأیید هویت نورون‌های حرکتی بود. نتایج نشان داد که این سلول‌ها نشانگرهای پیش‌ساز دیررس مانند MNX1/HB9 و Tuj1 را از روز دوم کشت (DIV 2) تا روز پانزدهم (DIV 15) بیان می‌کنند. علاوه بر این، نشانگرهای بلوغ مانند CHAT و MAP2 در مراحل بعدی کشت مشاهده شد که نشان‌دهنده تمایز موفقیت‌آمیز و حرکت به سمت فنوتیپ نورون‌های حرکتی بالغ است. این داده‌ها تأیید می‌کنند که نورون‌های تجاری از نظر هویت سلولی، ویژگی‌های مورد انتظار را به‌خوبی ارائه می‌دهند.

ویژگی‌های غیرفعال غشایی نورون‌ها
از منظر الکتروفیزیولوژیکی، پژوهشگران با استفاده از تکنیک پچ‌کلمپ کل‌سلولی، ویژگی‌های غیرفعال غشایی نورون‌ها را بررسی کردند. پتانسیل غشایی استراحت (RMP) در دو بازه زمانی DIV 5-8 و DIV 9-15 ثابت بود و به‌طور میانگین بین -34.5 تا -34.9 میلی‌ولت گزارش شد. مقاومت ورودی نیز در این دوره‌ها تغییر چشمگیری نداشت و در محدوده 754 تا 772.8 مگااهم قرار داشت. این ثبات نشان‌دهنده پایداری نسبی نورون‌ها در طول دوره کشت است، اما مقاومت ورودی بالا و پتانسیل غشایی دپولاریزه ممکن است نشانه‌ای از بلوغ ناکامل باشد.

بهبود سینتیک پتانسیل عمل
بررسی پتانسیل‌های عمل نشان داد که نورون‌ها در بازه DIV 9-15 نسبت به DIV 5-8 بهبودهایی در برخی پارامترها دارند. آستانه پتانسیل عمل از -19.0 میلی‌ولت به -27.0 میلی‌ولت کاهش یافت، زمان صعود سریع‌تر شد و نیمه‌عرض پتانسیل عمل کوتاه‌تر گردید. این تغییرات حاکی از بلوغ نسبی در سینتیک پتانسیل عمل است. بااین‌حال، ویژگی‌هایی مانند دامنه پتانسیل عمل و زمان زوال تغییر قابل‌توجهی نداشتند که نشان‌دهنده محدودیت‌هایی در بلوغ کامل این نورون‌ها است.

الگوهای شلیک تکراری و بلوغ نورونی
یکی از جنبه‌های مهم این مطالعه، بررسی الگوهای شلیک تکراری نورون‌ها بود. در بازه DIV 9-15، نورون‌ها توانایی بیشتری در تولید پتانسیل‌های عمل چندگانه نشان دادند. به‌طور خاص، درصد نورون‌هایی که 2 تا 3 یا بیش از 4 پتانسیل عمل تولید کردند، افزایش یافت. این روند نشان‌دهنده پیشرفت در بلوغ الکتروفیزیولوژیکی است، اما تعداد محدود نورون‌های با شلیک مکرر، محدودیت‌های موجود را برجسته می‌کند. پژوهشگران معتقدند که این رفتار می‌تواند با بهینه‌سازی شرایط کشت بهبود یابد.

بررسی کانال‌های یونی ولتاژواب
این مطالعه همچنین به تحلیل کانال‌های یونی ولتاژواب پرداخت. نورون‌ها جریان‌های کلسیمی ولتاژ بالای قوی (HVA) و جریان‌های کلسیمی ولتاژ پایین کوچک‌تر (LVA) را نشان دادند. جریان‌های سدیمی حساس و غیرحساس به TTX و جریان‌های پتاسیمی ولتاژواب نیز تأیید شدند. وجود جریان‌های سدیمی غیرحساس به TTX ممکن است به نقش‌های خاصی در تحریک‌پذیری پایدار اشاره داشته باشد. این ویژگی‌ها با فیزیولوژی نورون‌های حرکتی سازگار است و پتانسیل این سلول‌ها را برای مدل‌سازی بیماری‌ها تقویت می‌کند.

محدودیت‌ها و چالش‌های کشت نورون‌ها
با وجود دستاوردهای این پژوهش، محدودیت‌هایی نیز گزارش شد. مقاومت ورودی بالا، پتانسیل غشایی دپولاریزه، و ظرفیت محدود شلیک تکراری نشان‌دهنده بلوغ ناکامل نورون‌ها هستند. پس از روز دوازدهم کشت، نشانه‌هایی از تخریب سلولی، کاهش نوریت‌ها، و ناپایداری غشایی مشاهده شد که با توصیه تولیدکننده برای استفاده تا روز دهم همخوانی دارد. این محدودیت‌ها نیاز به بهبود پروتکل‌های کشت برای دوره‌های طولانی‌تر را نشان می‌دهد.

راهکارهای پیشنهادی برای بهبود
کارشناسان پیشنهاد می‌کنند که برای دستیابی به بلوغ کامل‌تر، سیستم‌های کشت مشترک با آستروسیت‌ها و فیبرهای عضلانی بررسی شود. این رویکرد می‌تواند به ادغام عملکردی نورون‌ها کمک کند. علاوه بر این، مطالعه اتصالات سیناپسی و فعالیت شبکه‌ای نورون‌ها می‌تواند درک عمیق‌تری از عملکرد آن‌ها در شرایط بیماری فراهم کند. بهینه‌سازی شرایط کشت برای افزایش طول عمر نورون‌ها نیز از اولویت‌های آینده است.

نقش نورون‌های تجاری در آینده تحقیقات
این پژوهش نشان داد که نورون‌های حرکتی تجاری iPSC ویژگی‌های کلیدی فیزیولوژی نورون‌های حرکتی را دارند و می‌توانند منبعی ارزشمند برای تحقیقات باشند. با ادامه بهینه‌سازی پروتکل‌ها، این سلول‌ها می‌توانند نقش مهمی در تسریع کشف داروهای جدید و درک بهتر بیماری‌های نورودژنراتیو ایفا کنند. پیشرفت‌های آتی در این حوزه می‌تواند به توسعه درمان‌های مؤثرتر منجر شود.

جمع‌بندی و چشم‌انداز
در مجموع، این مطالعه گامی مهم در جهت شناخت بهتر نورون‌های حرکتی مشتق‌شده از iPSC و کاربردهای آن‌ها در پزشکی است. با وجود محدودیت‌های موجود، پتانسیل این نورون‌ها برای مدل‌سازی بیماری‌ها و غربالگری دارویی غیرقابل‌انکار است. با ادامه تحقیقات و بهبود فناوری‌ها، انتظار می‌رود که این سلول‌ها تأثیر عمیقی بر پیشرفت علم و درمان بیماری‌های نورونی داشته باشند.

پایان مطلب./