به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که سلول‌های بنیادی که فکر می‌شد در حالت خوابیده باشند، ممکن است سرنخ‌هایی درباره دلایل از دست رفتن یا کاهش حس بویایی ارائه دهند با استفاده از یک مدل سه‌بعدی جدید برای مطالعه بازسازی بافت عصبی در بینی، محققان کشف کرده‌اند که یک نوع خاص از سلول‌های بنیادی که تصور می‌شد در حالت خوابیده باشد، احتمالا نقش مهم‌تری در حفظ حس بویایی ایفا کند از آنچه قبلاً تصور می‌شد. در تحقیقات منتشر شده در مجله Cell Reports Methods، تیم از این مدل موشی برای نشان دادن نحوه ارتباط و حمایت دو نوع سلول بنیادی در بینی، به نام‌های سلول‌های پایه افقی (HBCs) و سلول‌های پایه کروی (GBCs)، برای توسعه بافت عصبی جدید بویایی استفاده کردند.

بازسازی اپیتلیوم بویایی پستانداران (OE)

اپیتلیوم بویایی پستانداران (OE) توانایی حس بویایی ما را از طریق جمعیتی از نورون‌های حساس به بو (OSNs) فراهم می‌کند که در اپی‌تلیوم قرار دارند و معمولا فراوان هستند و از صدها نوع گیرنده بویایی تعریف شده‌اند. این نورون‌ها مستقیما در تماس با محیط بیرونی هستند، که آن‌ها را در معرض خطر آسیب قرار می‌دهد و طول عمر متغیر دارند. بنابراین، نئوژنز بویایی یک فرآیند دائمی است که قادر است جمعیت کامل نورون‌های OSN را حفظ کند و پس از آسیب، جمعیت طبیعی یا تقریباً نرمالی از نورون‌ها را بازسازی کند. بدین ترتیب، عملکرد حسی می‌تواند حفظ شده و حتی بازیابی شود، که این ویژگی در مقابل توان محدود سیستم عصبی مرکزی (CNS) در ترمیم است. پایه و اساس ظرفیت اپی‌تلیوم بویایی برای نئوژنز قوی، پایداری طولانی‌مدت دو جمعیت سلول بنیادی چندتوانه در OE است: سلول‌های پایه افقی (HBCs) و سلول‌های پایه کروی (GBCs). سلول‌های پایه افقی در مستقیم روی غشا پایه قرار دارند و جمعیت کم‌فعال و reserved از سلول‌های بنیادی هستند. در مقابل، GBCs در قسمت بالای HBCs قرار دارند و شامل جمعیت بسیار متنوعی هستند که شامل پروژنیتورهای فعال و سلول‌های بنیادی واقعی بافت می‌شوند که مسئول نگهداری هومئوستاتیک بافت هستند. ثابت شده است که اپی‌تلیوم بویایی انسان نیز این دو جمعیت سلول بنیادی را دارد و می‌تواند در طول زندگی به صورت پیوسته نورون‌های OSN را تولید کند. اما آسیب‌هایی مانند عفونت ویروسی، قرار گرفتن در معرض سموم محیطی یا حتی پیری، می‌توانند این فرآیند نئوژنز را مختل کنند. در واقع، حس بویایی ما با افزایش سن به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد، احتمالا به دلیل از دست دادن تدریجی نورون‌های OSN و GBCs. تاکنون هیچ مداخله درمانی مبتنی بر مولکول‌های تایید شده در کلینیک برای درمان اختلالات بویایی، خارج از از دست دادن حس بویایی ناشی از بیماری سینوزیت مزمن، توسعه نیافته است. این مشکل، در بخش‌هایی، به دلیل نبود مدل درون‌کشت قوی از اپیتلیوم بویایی است که بتواند پیچیدگی‌های سلولی و معماری آن را حفظ کند.

 تولید مدلی سه‌بعدی از بافت بویایی

با استفاده از یک مدل سه‌بعدی جدید برای مطالعه بازسازی بافت عصبی در بینی، محققان دانشگاه علوم پزشکی ترتفیس و مدرسه تحصیلات بیومدیکال (GSBS) و همکارانشان کشف کردند که یک نوع خاص از سلول‌های بنیادی که تصور می‌شد در حالت خوابیده باشد، ممکن است نقش مهم‌تری در حفظ حس بویایی نسبت به آنچه قبلاً تصور می‌رفت، ایفا کند. بر خلاف سلول‌های سیستم عصبی مرکزی، نورون‌های حسی در حفره بینی علیرغم مواجهه مداوم با محیط بیرونی، توانایی قابل توجهی در بازسازی در طول زندگی دارند. عفونت‌های ویروسی مانند کووید-۱۹، قرار گرفتن در معرض سموم، یا حتی روند پیری می‌تواند عملکرد این سلول‌ها یا توانایی آن‌ها در تقسیم را کاهش دهد، که ممکن است منجر به کاهش یا از دست رفتن کامل حس بویایی شود.   تیم محققان مدلی جدید، آسان‌ساز و سه‌بعدی به نام ارگانوئید (اندام مصنوعی) از بافت بویایی موش توسعه دادند تا به دانشمندان کمک کند بهتر درک کنند که چگونه نورون‌ها در بینی به صورت پیوسته شکل می‌گیرند و چرا این فرآیند در بیماری‌ها و پیری ممکن است کاهش یابد.

درباره مطالعه

"تحقیقات ما نشان می‌دهد که این دو نوع سلول بنیادی ممکن است وابسته به یکدیگر باشند،" گفته بریان لین، نویسنده ارشد مطالعه و استادیار پژوهش در بخش توسعه‌ای، مولکولی و شیمیایی زیست‌شناسی. "یکی از این سلول‌ها که تصور می‌رفت در حالت خوابیده باشد — یعنی HBCs — در واقع ممکن است نقش حیاتی در حمایت از تولید نورون‌های جدید و ترمیم بافت آسیب‌دیده ایفا کند. با استفاده از این مدل، تیم محققان زیرگروهی خاص از سلول‌های HBC، که با تولید پروتئین KRT5 مشخص شده‌اند، را شناسایی کردند که فعالانه در حمایت از تولید نورون‌های بویایی جدید نقش دارند. 

نتایج کسب شده از مطالعه

آن‌ها مشاهده کردند که این سلول‌های خاص در تشکیل ارگانوئیدها نقش کلیدی دارند، و هنگامی که این سلول‌ها به صورت انتخابی از کشت‌های ارگانوئید حذف شدند، تولید نورون‌های جدید به طور قابل توجهی کاهش یافت. این نتایج نشان می‌دهد که این سلول‌های بنیادی که قبلاً تصور می‌رفت در حالت خوابیده باشند، در واقع نقش حیاتی در فرآیند بازسازی دارند. ما همچنین سلول‌هایی را از موش‌های در سنین مختلف بررسی کردیم و در مدل کشت دادیم ودریافتیم که توانایی سلول‌های موش‌های مسن‌تر در تولید نورون‌های جدید کاهش یافته است. فکر می‌کنیم این موضوع به دلیل کاهش جمعیت GBC با افزایش سن است، اما باید تحقیقات بیشتری انجام دهیم تا این فرضیه را آزمایش کنیم و در صورت تایید، راه‌هایی برای جوان‌سازی آن‌ها توسعه دهیم.

تولید مدل آسان برای استفاده

نویسنده اصلی مطالعه، جولینا گوتشو واک گاميرو، دانش‌آموخته سابق دکتری و محقق مهمان در GSBS، که از دانشگاه دولتی لوندریا در پارانا، برزیل، آمده بود، گفت: "لطفاً او در توسعه مدلی که در آزمایشگاه‌های با بودجه و تجهیزات محدود به آسانی ساخته شود، تلاش زیادی کرد."  لین افزود: "از آنجایی که از دست دادن حس بویایی با کووید-۱۹، پارکینسون و دیگر شرایط مرتبط است، تعداد زیادی از محققان از حوزه‌های مختلف شروع به تحقیق در مورد سلول‌های اپیتلیوم بویایی کرده‌اند."  وی ادامه داد: "ما می‌خواستیم مدلی آسان و قابل استفاده برای دانشمندان غیرمتمرکز و کسانی که در آزمایشگاه‌های محدود منابع کار می‌کنند، توسعه دهیم تا بهتر درک کنیم که چگونه نورون‌های بویایی بازسازی می‌شوند و چه عواملی باعث کاهش یا توقف این فرآیند می‌شوند.

ساخت ارگانوئید انسانی

هدف نهایی، استفاده از این مدل بافت موشی برای توسعه یک ارگانوئید انسانی است که بتواند برای بررسی داروها جهت درمان افرادی که حس بویایی‌شان به شدت کاهش یافته یا از بین رفته، مورد استفاده قرار گیرد. ارگانوئیدها تحقیقات پیش‌بالینی را سریع‌تر، کم‌هزینه‌تر و محتمل‌تر در مقایسه با استفاده از حیوانات کامل یا سلول‌های انسانی موجود می‌کنند. تاکنون ارگانوئیدهایی برای ریه‌ها، کلیه‌ها و دیگر اندام‌ها توسعه یافته است، اما هنوز برای بافت بویایی انسانی نشده است. لین گفت: "ایجاد بافت بویایی خالص در انسان چالش‌برانگیز است. افراد بی‌هوشی می‌شوند و یک برش مانند چوب‌خط‌کش کووید به داخل حفره بینی وارد می‌شود. بر خلاف مدل موشی ما، سلول‌های بنیادی تنفسی و بویایی انسان در این فرآیند سخت جدا می‌شوند. تیم محققان در حال حاضر در تلاش برای توسعه روشی ساده و کم‌هزینه برای جدا کردن سلول‌های بنیادی بویایی انسان و تحریک رشد آن‌ها در آزمایشگاه است.

پایان مطلب/.