به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، گروهی از پژوهشگران در دانشگاه کوماموتو ژاپن موفق شدند برای نخستین بار بافت عملکردی حالب را از سلول‌های بنیادی پرتوان تولید کنند. حالب، لوله‌ای حیاتی در سیستم ادراری بدن است که ادرار را از کلیه‌ها به مثانه منتقل می‌کند. در سال‌های اخیر، ساخت ارگانوئیدهای کلیه پیشرفت‌هایی داشته اما نبود حالب در این ساختارهای آزمایشگاهی، مانعی اساسی برای عملکرد طبیعی و قابلیت پیوند آن‌ها به شمار می‌آمد. اکنون با ساخت این بافت جدید، گامی مهم در مسیر تولید کلیه‌های قابل پیوند که توانایی تولید و دفع ادرار را دارند، برداشته شده است.

تاریخچه مطالعه

در مطالعات پیشین، پژوهشگران موفق شده بودند از سلول‌های بنیادی، ارگانوئیدهایی بسازند که بخش‌هایی از ساختار کلیه را بازآفرینی می‌کردند. اما این ارگانوئیدها فاقد حالب بودند؛ در نتیجه نمی‌توانستند ادرار تولیدشده را از کلیه خارج کنند. نبود این عنصر حیاتی، کاربرد بالینی ارگانوئیدهای کلیه را به شدت محدود می‌کرد. حالب طبیعی از دو نوع بافت اصلی تشکیل شده است: بافت اپیتلیال (پوششی) که داخل لوله را می‌پوشاند، و بافت میان‌پوستی (استرومال) که از خارج لوله را حمایت می‌کند و در حرکت پریستالتیک نقش دارد. پیش از این، امکان القای کامل این دو نوع سلول از سلول‌های بنیادی وجود نداشت و برای بازسازی حالب نیاز به بافت‌های جنینی یا حیوانی بود.

شیوه مطالعاتی

در این مطالعه، تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور ریویچی نیشیناکامورا موفق شد با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته سلولی، هم سلول‌های استرومال و هم سلول‌های اپیتلیال حالبی را از سلول‌های بنیادی پرتوان مشتق کند. ابتدا با استفاده از سیگنال‌های رشدی خاص، سلول‌های مزودرمی (بخشی از سلول‌های جنینی که به بافت‌های میانی تبدیل می‌شوند) به سلول‌های پیش‌ساز استرومال تبدیل شدند. این سلول‌ها در آزمایشگاه به شکلی تنظیم شدند که شباهت بالایی به سلول‌های واقعی حالب داشتند. سپس این سلول‌ها با سلول‌های اپیتلیالی حالبی که یا از جنین موش به دست آمده بودند یا آن‌ها نیز از سلول‌های بنیادی القا شده بودند، ترکیب شدند. نتیجه این ترکیب، شکل‌گیری ساختارهایی شبیه به لوله‌های حالب با ویژگی‌های بیولوژیکی قابل توجه بود.

نتایج

ساختارهای تولیدشده در آزمایشگاه دارای سه لایه مشخص بودند: لایه داخلی اپیتلیال، لایه میانی عضلانی و بافت پشتیبان خارجی. این ساختارها توانایی انقباضات منظم و ریتمیک مشابه با حرکات پریستالتیک در حالب طبیعی را از خود نشان دادند. چنین انقباضاتی برای انتقال مؤثر ادرار از کلیه به مثانه ضروری هستند. بررسی‌های سلولی نشان داد که ژن‌ها و مسیرهای سیگنالی مرتبط با عملکرد طبیعی حالب در این بافت‌ها فعال شده‌اند. نکته مهم دیگر در نتایج این بود که پژوهشگران موفق شدند با استفاده از سلول‌هایی که دارای جهش در ژن TBX18 بودند، که در برخی بیماری‌های مادرزادی حالب نقش دارد، بافت‌هایی ناقص و معیوب تولید کنند. این یافته به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا با استفاده از این مدل، بیماری‌های ژنتیکی دستگاه ادراری را بهتر درک کنند و روش‌های درمانی مؤثرتری توسعه دهند.

دستاوردها

این پژوهش چند دستاورد مهم را به همراه داشته است:برای نخستین‌بار در جهان، ساخت حالب عملکردی تنها با استفاده از سلول‌های بنیادی پرتوان محقق شد.توانایی انقباضی و ساختار سه‌لایه‌ای حالب‌های تولیدشده بسیار شبیه به بافت طبیعی بود. امکان مدل‌سازی بیماری‌های ژنتیکی دستگاه ادراری با استفاده از این بافت‌ها فراهم شد. با ترکیب این بافت با ارگانوئیدهای کلیه، گامی مهم به سمت ساخت کلیه‌های کاملاً قابل پیوند برداشته شد. همچنین پژوهشگران موفق شدند نمونه‌هایی از این حالب‌ها را نه تنها با سلول‌های بنیادی موش، بلکه با سلول‌های بنیادی انسانی نیز تولید کنند. اگرچه حالب‌های انسانی تولیدشده هنوز از نظر عملکردی ضعیف‌تر از نمونه‌های موشی هستند، اما این گام نخست برای انتقال این فناوری به درمان‌های انسانی است.

گام‌های بعدی پژوهش

پژوهشگران اکنون در حال برنامه‌ریزی برای مراحل بعدی هستند. مهم‌ترین چالش پیش‌رو، بهبود عملکرد حالب‌های انسانی است. حالب‌های تولیدشده از سلول‌های بنیادی انسانی فعلاً فاقد انقباضات پریستالتیک مؤثر هستند. دلیل آن می‌تواند فقدان سلول‌های خاص عصبی یا ضربان‌ساز باشد که در بافت‌های طبیعی حالب حضور دارند. تیم پژوهشی قصد دارد در مطالعات آینده، این نوع سلول‌ها را نیز در ساختارهای آزمایشگاهی وارد کند. گام بعدی، ترکیب حالب‌های تولیدشده با ارگانوئیدهای کلیه است. پژوهشگران امیدوارند بتوانند ساختاری یکپارچه از کلیه و حالب بسازند که در شرایط آزمایشگاهی یا مدل‌های حیوانی، قادر به تولید، انتقال و دفع ادرار باشد. چنین ساختاری می‌تواند در آینده به عنوان جایگزینی برای پیوند کلیه‌های انسانی استفاده شود و نیاز به اهدای عضو را کاهش دهد. همچنین این فناوری جدید می‌تواند به عنوان مدل آزمایشگاهی برای بررسی اثر داروها بر دستگاه ادراری یا مطالعه بیماری‌های مادرزادی حالب مورد استفاده قرار گیرد.

نتیجه‌گیری

ساخت بافت عملکردی حالب از سلول‌های بنیادی، دستاوردی تاریخی در مسیر پزشکی بازساختی محسوب می‌شود. این پیشرفت علمی می‌تواند راه را برای ساخت اندام‌های قابل پیوند و شخصی‌سازی‌شده هموار کند، درمان‌های نوین برای بیماری‌های ادراری فراهم آورد و در نهایت امید تازه‌ای برای بیماران کلیوی که در انتظار پیوند هستند به وجود آورد. همکاری بین‌المللی، تکنولوژی پیشرفته سلولی و نگاه بلندمدت آموزشی و درمانی، از ویژگی‌های برجسته این پروژه است که آن را به الگویی برای پژوهش‌های آینده در زیست‌پزشکی تبدیل می‌کند

پایان مطلب/.