به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که ارگانوئیدهای هیپوکمپ می‌توانند به عنوان مدل‌های ارزشمندی برای درک تأثیر صرع بر رشد و تکامل هیپوکمپ مورد استفاده قرار گیرند. این پژوهش که در مجله Brain Sciences منتشر شده، به بررسی چگونگی استفاده از ارگانوئیدهای هیپوکمپ برای مطالعه مکانیسم‌های آسیب ناشی از صرع در هیپوکمپ در حال تکامل پرداخته است. یافته‌ها نشان می‌دهد که تشنج‌های دوران رشد می‌توانند نوروژنز طبیعی را مختل کرده، اتصالات سیناپسی را تغییر داده و منجر به نقایص پایدار در حافظه، شناخت و رفتار شوند. ارگانوئیدهای هیپوکمپ با تقلید از ساختار و عملکرد هیپوکمپ در حال تکامل، امکان مطالعه این مکانیسم‌ها را در شرایط کنترل شده فراهم می‌کنند.

هیپوکمپ: مرکز حافظه و شناخت مغز

هیپوکمپ به عنوان یک ساختار مغزی حیاتی، primarily مسئول تشکیل، سازماندهی و تثبیت خاطرات جدید و پشتیبانی از یادگیری و ناوبری فضایی است. این ساختار تجربیات کوتاه‌مدت را به خاطرات بلندمدت تبدیل کرده و نقش مرکزی در یادآوری حقایق، رویدادها و محیط‌های فضایی ایفا می‌کند. عملکرد صحیح هیپوکمپ برای حفظ شناخت و رفتار طبیعی در طول زندگی اساسی است. از آنجایی که رشد هیپوکمپ پس از تولاد ادامه می‌یابد، آسیب در اوایل زندگی می‌تواند با بلوغ ساختاری و عملکردی آن تداخل کند.

صرع: تهدیدی برای رشد هیپوکمپ

در میان شرایط مختلف، صرع تهدید قابل توجهی برای رشد هیپوکمپ، به ویژه در مراحل اولیه زندگی ایجاد می‌کند. تشنج در طول دوره‌های بحرانی رشد می‌تواند نوروژنز طبیعی را مختل کند، اتصال سیناپسی را تغییر دهد و منجر به نقایص پایدار در حافظه، شناخت و رفتار شود. در حالی که صرع در بزرگسالی نیز می‌تواند به پیشرفت نورودژنراتیو کمک کند، تأثیر آن زمانی که در طول رشد اولیه مغز رخ می‌دهد بسیار بیشتر است، زمانی که مدارهای عصبی هنوز در حال بلوغ هستند.

ارگانوئیدهای هیپوکمپ: راهکاری نوین برای مطالعه صرع

ارگانوئیدهای مغزی مدل‌های مینیاتوری سه‌بعدی از مغز انسان هستند که در شرایط in vitro از سلول‌های بنیادی پرتوان، شامل سلول‌های بنیادی جنینی (ESCs) و سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) تولید می‌شوند. آن‌ها جنبه‌های کلیدی رشد مغز، مانند تشکیل ساختارهای شبیه مغز، تمایز به نورون‌ها و سلول‌های گلیال و فعالیت اولیه شبکه عصبی را تقلید می‌کنند. در میان ارگانوئیدهای مغزی، ارگانوئیدهای هیپوکمپ به دلیل توانایی آن‌ها در مدل‌سازی فرآیندهای خاص ناحیه‌ای و مکانیسم‌های بیماری، به ویژه در صرع، توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده‌اند.

تولید ارگانوئیدهای هیپوکمپ و کاربردهای آن

تولید ارگانوئیدهای هیپوکمپ typically شامل پروتکل‌های گام به گام است که شامل انتخاب منابع سلولی پرتوان، کاربرد فاکتورهای patterning و اعتبارسنجی نشانگرهای خاص ناحیه‌ای می‌شود. القای هیپوکمپ commonly با فعال کردن مسیرهای WNT3a و SHH به دست می‌آید، که اغلب با بلوغ با فاکتور نوروتروفیک مشتق از مغز (BDNF) دنبال می‌شود. رویکردهای جایگزین شامل هدایت اپیتلیوم عصبی از نواحی قدامی به نواحی قدامی-میانی مغز با استفاده از سیگنال‌دهی WNT و BMP است، که رشد هیپوکمپ را در شرایط in vitro تقلید می‌کند.

مطالعه مکانیسم‌های مولکولی صرع با ارگانوئیدها

مدل‌های ارگانوئید هیپوکمپ برای تجزیه و تحلیل ژن‌های مرتبط با صرع و نشانگرهای انتقال دهنده عصبی برای بررسی مکانیسم‌های مولکولی underlying صرع مرتبط با هیپوکمپ استفاده شده‌اند. در میان عوامل ژنتیکی، SCN8A، encoding کانال سدیمی وابسته به ولتاژ Nav1.6، برای تحریک پذیری عصبی critical است. جهش‌های gain-of-function در SCN8A cause انسفالوپاتی صرعی و رشدی type 13 (DEE13) می‌شوند.

بینش‌های بالینی و کاربردهای درمانی

ارگانوئیدهای هیپوکمپ به ویژه برای مطالعه انسفالوپاتی صرعی رشدی مرتبط با واریانت‌های ژنی خاص ارزشمند بوده‌اند. به عنوان مثال، مطالعات نشان داده‌اند که ارگانوئیدهای مشتق از بیماران حامل واریانت‌های بیماری‌زا، فعالیت عصبی و اتصال مختل شده را نشان می‌دهند که منجر به تخلیه‌های شبیه تشنج و عملکرد شبکه impaired می‌شود. این مدل‌ها امکان بررسی دقیق چگونگی اختلال alterations ژنتیکی specific در مدارهای هیپوکمپ و contribution به dysfunction شناختی را فراهم می‌کنند.

چالش‌ها و محدودیت‌های فعلی

اگرچه ارگانوئیدهای هیپوکمپ به عنوان سیستم‌های امیدوارکننده in vitro برای مدل‌سازی صرع و بررسی مکانیسم‌های مرتبط با بیماری ظهور کرده‌اند، چندین محدودیت critical همچنان باقی می‌ماند. اول، ارگانوئیدهای current هنوز به وفاداری ساختاری و عملکردی کامل به هیپوکمپ انسان دست نیافته‌اند. اکثر مطالعات به تحلیل‌های در سطح مولکولی محدود شده و قادر به تقلید کامل سیتوآرکیتکچر نیستند.

جمع‌بندی و چشم‌انداز آینده

آسیب ناشی از صرع به هیپوکمپ در حال رشد می‌تواند عملکردهای اصلی و حیاتی آن از جمله حافظه کوتاه‌مدت و بلندمدت، ناوبری فضایی و توانایی‌های شناختی کلی را به شدت به خطر بیندازد که این موضوع نیاز بحرانی و فوری به توسعه استراتژی‌های مؤثر برای پیشگیری یا کاهش چنین اختلالاتی را بیش از پیش برجسته می‌کند. این آسیب‌ها می‌توانند تأثیرات ماندگار و عمیقی بر کیفیت زندگی افراد داشته باشند و توانایی آنان را در انجام فعالیت‌های روزمره به طور قابل توجهی کاهش دهند. ارگانوئیدهای هیپوکمپ یک پلتفرم امیدوارکننده و پیشرفته in vitro برای بررسی دقیق و عمیق مکانیسم‌های underlying صرع و تعاملات پیچیده بین عوامل ژنتیکی و محیطی فراهم می‌کنند. این مدل‌های سه‌بعدی امکان مطالعه فرآیندهای پیچیده رشد عصبی، تشکیل سیناپس‌ها و ایجاد شبکه‌های عصبی را در شرایط کنترل شده آزمایشگاهی فراهم می‌سازند. با استفاده از این فناوری نوین، محققان می‌توانند به بررسی دقیق تأثیر تشنج‌ها بر روند تکامل هیپوکمپ بپردازند و مکانیسم‌های مولکولی و سلولی که منجر به اختلالات شناختی می‌شوند را شناسایی کنند. این مدل‌های پیشرفته همچنین این امکان را فراهم می‌آورند که محققان بتوانند استراتژی‌های درمانی جدید را در محیطی شبیه‌سازی شده مورد آزمایش قرار دهند و اثرات آن‌ها را بر روی بافت هیپوکمپ در حال رشد بررسی نمایند. از این طریق می‌توان به توسعه روش‌های درمانی هدفمند و شخصی‌سازی شده برای بیماران مبتلا به صرع امیدوار بود. علاوه بر این، ارگانوئیدهای هیپوکمپ پنجره‌ای جدید به سوی درک بهتر تعاملات پیچیده بین عوامل ژنتیکی predisposing و عوامل محیطی محرک در ایجاد و پیشرفت صرع گشوده‌اند. این فناوری نوظهور نه تنها درک ما را از پاتوفیزیولوژی صرع عمق می‌بخشد، بلکه راه را برای توسعه رویکردهای درمانی نوآورانه و مؤثر هموار می‌سازد. با پیشرفت روزافزون در این حوزه، امید می‌رود که در آینده نزدیک شاهد توسعه استراتژی‌های پیشگیرانه و درمانی باشیم که بتوانند به طور مؤثری از آسیب‌های ناشی از صرع به هیپوکمپ در حال رشد جلوگیری کرده یا آن‌ها را به حداقل برسانند. این دستاوردها می‌توانند تحول عظیمی در کیفیت زندگی بیماران مبتلا به صرع و خانواده‌های آنان ایجاد کنند.

پایان مطلب/.