به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پژوهشگران با استفاده از ارگانوییدهای شبکیه‌ای مشتق از سلول‌های بنیادی القایی انسانی توانسته‌اند الگوی دقیقی از اختلالات ناشی از تغییرات ژنی در RPGRIP1 ایجاد کنند؛ ژنی که حضور آن برای ساخت و حفظ بخش اتصال‌دهنده سیلیومی در سلول‌های گیرنده نور ضروری است. این بخش رابط میان قطعه درونی و بیرونی فوتورسپتور است و وظیفه انتقال دقیق پروتئین‌ها را بر عهده دارد. هنگامی که این مسیر مختل می‌شود، جریان جابه‌جایی پروتئین‌ها با انباشت مواجه شده و این ازدحام موجب شکل‌گیری استرس سلولی و بی‌نظمی در تعادل پروتئینی می‌شود. مدل‌های بالینی سال‌های گذشته نیز نشان می‌دادند که جهش‌های دوگانه در RPGRIP1 با برخی انواع دژنراسیون‌های شبکیه‌ای در ارتباط است، اما شدت علائم در بیماران، وابستگی زیادی به نوع و محل دقیق جهش دارد. همین موضوع ضرورت ایجاد مدل‌های انسانی دقیق‌تر را برجسته کرده است تا بتوان رابطه میان نوع تغییر ژنی و شدت بیماری را با وضوح بیشتری بررسی کرد.

یافته‌های محوری ارگانوییدهای شبکیه‌ای

در مطالعه اخیر، تیم تحقیقاتی سطح گسترده‌ای از شاخص‌های زیستی را شناسایی کرد که نشان‌دهنده اختلال در ساختار بخش اتصال‌دهنده سیلیومی، فعال شدن پاسخ‌های استرسی و بی‌نظمی در سازوکارهای تنظیم پروتئین بود. بررسی لایه‌های فوتورسپتوری در این ارگانوییدها نشان داد که ساختار سیلیومی به‌طور قابل‌توجهی تغییر کرده و همین دگرگونی موجب اختلال در انتقال پروتئین‌های کلیدی می‌شود. این اختلال، فشار سلولی ایجاد می‌کند و سامانه‌های کنترل کیفیت پروتئین‌ها (از جمله پروتئازوم و مسیر آتوفاژی) از تعادل طبیعی خارج می‌شوند. تجمع پروتئین‌های ناقص یا نادرست تا آنجا پیش می‌رود که مسیرهای دفاعی سلول فعال شده و در نهایت بخشی از گیرنده‌های نوری در این شرایط از بین می‌روند. این مدل‌ها در مقایسه با روش‌های جانوری یا کشت‌های کلاسیک، شباهت بیشتری به بافت انسانی دارند و همین موضوع باعث شده بررسی نوع جهش و پیامدهای آن به شکل دقیق‌تری انجام شود.

اهمیت یافته‌ها برای ارزیابی درمان

یکی از چالش‌هایی که تاکنون روند تشخیص را دشوار کرده، تعداد بالای واریانت‌های RPGRIP1 با اهمیت نامشخص است؛ تغییراتی که در پایگاه‌های ژنتیکی ثبت شده‌اند اما معلوم نیست پیامد واقعی آنها چیست. ارگانوییدهای مبتنی بر ژن معیوب RPGRIP1 اکنون امکان آن را فراهم می‌کنند که هر واریانت به‌طور مستقل بررسی شود و اثرات زیستی آن بر ساختار و عملکرد فوتورسپتورها سنجیده گردد. اگر اثر یک واریانت در این مدل‌ها با الگوهای بیماری‌زا همراه باشد، می‌توان آن را در رده واریانت‌های محتمل بیماری‌زا قرار داد؛ در مقابل، اگر تغییر مشاهده‌شده عملکردی ایجاد نکند، احتمالاً بی‌خطر یا کم‌خطر تلقی می‌شود. این روش نه‌تنها فرایند تشخیص ژنتیکی را دقیق‌تر می‌کند، بلکه برای انتخاب بهترین شیوه درمان نیز کاربرد دارد، زیرا ارزیابی‌های مستقیم نشان می‌دهند کدام جهش‌ها به درمان‌های جایگزینی ژن، تقویت مسیرهای پاکسازی پروتئین یا تنظیم پاسخ‌های استرسی واکنش نشان می‌دهند.

مقایسه با مطالعات هم‌راستا

مرور مطالعات نزدیک در سال‌های گذشته نشان می‌دهد که نقش سیلیوم و پروتئین‌های مرتبط با آن در سلامت گیرنده‌های نوری بسیار پررنگ‌تر از تصور اولیه است. در یک پژوهش دیگر که بر ارگانوییدهای مبتنی بر جهش در RPGR انجام شد، اصلاح ژنی توانست ساختار سیلیومی را تا حد قابل‌توجهی بازسازی کند و عملکرد الکتروفیزیولوژیکی گیرنده‌ها را به وضعیت طبیعی نزدیک کند. این یافته‌ها نشان‌دهنده هم‌پوشانی عملکردی میان RPGR و RPGRIP1 است و تأکید می‌کند که هر دو پروتئین در یک مسیر مشترک برای حفظ ساختار سیلیومی فعالیت می‌کنند. علاوه‌بر‌این، مطالعات روی مدل‌های موشی نیز نشان داده‌اند که بازگرداندن پروتئین RPGR با استفاده از ژن‌درمانی، نقص‌های انتقال پروتئین را کاهش می‌دهد و منجر به بهبود پایداری گیرنده‌های نوری می‌شود. به موازات این دو، بررسی‌هایی در زمینه جهش‌های CEP290 و دیگر ژن‌های مرتبط با سیلیوم نشان داده‌اند که اصلاح پروتئواستاز می‌تواند مشکلات ساختاری سیلیوم را تعدیل کند. در یکی از این موارد، استفاده از ترکیباتی که مسیر آتوفاژی را تعدیل می‌کنند، تعادل میان پاکسازی پروتئین و تشکیل ساختارهای سیلیومی را بهبود بخشید و بقای طولانی‌تر گیرنده‌های نوری را به دنبال داشت. این همکاری داده‌ها از چند مسیر نشان می‌دهد که اختلال در سیلیوم و بی‌نظمی پروتئواستاز دو جز حیاتی و مرتبط در بروز بیماری‌های شبکیه‌ای ارثی هستند. نتایج جدید به پژوهشگران این امکان را می‌دهد که مسیرهای مولکولی درگیر را به‌صورت مرحله‌به‌مرحله تحلیل کنند و به صورت هدفمند مداخله‌هایی طراحی کنند که پیش از بروز تخریب شدید، روند بیماری را کند یا اصلاح کنند. برای نمونه، اگر مشخص شود که افزایش استرس ناشی از تجمع پروتئین، عامل اصلی آسیب است، می‌توان از مولکول‌هایی استفاده کرد که ظرفیت سلول برای پاکسازی پروتئین‌ها را تقویت می‌کنند. از طرف دیگر، اگر اختلال در ساختار سیلیومی در خط مقدم آسیب قرار دارد، راهبردهایی مانند ژن‌درمانی یا استفاده از وکتورهای نوین می‌تواند کارآمد باشد. ارگانوییدها امکان سنجش این روش‌ها را پیش از ورود به مرحله آزمایش‌های حیوانی یا بالینی فراهم می‌کنند و به‌عنوان بستری کم‌هزینه‌تر و سریع‌تر برای غربالگری داروهای احتمالی عمل می‌کنند. ارگانوییدها بخش قابل‌توجهی از معماری شبکیه را بازسازی می‌کنند، اما هنوز فاصله‌هایی میان آنها و بافت واقعی وجود دارد؛ از جمله ارتباطات شبکه‌ای درونی، نحوه لایه‌بندی کامل و پاسخ‌های نوری پیشرفته. همچنین، ارزیابی طولانی‌مدت درمان‌ها در ارگانوییدها ساده نیست، زیرا این ساختارها برخلاف شبکیه درون‌تن به محیط‌های پیچیده فیزیولوژیک مانند جریان خون یا سیستم ایمنی دسترسی ندارند. نکته دیگر، اختلاف‌های فردی میان سلول‌های مشتق از بیماران مختلف است؛ یعنی ممکن است یک جهش در دو فرد پیامدهای متفاوتی ایجاد کند، زیرا زمینه ژنتیکی عمومی هر فرد بر پاسخ بیماری تأثیرگذار است. این مسئله باعث می‌شود که ارزیابی‌ها نیازمند تکرار روی چندین خط سلولی باشد تا براساس یک نمونه، نتیجه‌گیری قطعی صورت نگیرد.

جمع‌بندی

ارگانوییدهای شبکیه‌ای مبتنی بر جهش RPGRIP1 اکنون به یکی از دقیق‌ترین مدل‌های مطالعه بیماری‌های ارثی شبکیه تبدیل شده‌اند. این مدل‌ها امکان بررسی مستقیم ساختار سیلیومی، مسیرهای پاسخ استرسی و فرایندهای تنظیم پروتئین را فراهم می‌کنند و نشان می‌دهند که چگونه یک جهش کوچک می‌تواند تعادل سلولی را از مسیر طبیعی خارج کند. پژوهشگران با استفاده از این مدل‌ها قادرند واریانت‌های نامشخص را با اطمینان بیشتری طبقه‌بندی کنند و مسیرهای درمانی را بر اساس واکنش واقعی سلول‌های انسانی طراحی کنند. پیشرفت‌های اخیر نشان می‌دهد که ترکیب داده‌های حاصل از مطالعات مرتبط با ژن‌های مختلف سیلیومی و مدل‌های پیچیده‌تر انسانی می‌تواند مسیر را برای درمان‌های دقیق‌تر و مبتنی بر نوع جهش هموار کند. این مسیر از مرحله شناخت سازوکارهای مولکولی آغاز شده و تا توسعه روش‌های ژن‌درمانی و دارودرمانی‌های هدفمند ادامه خواهد یافت؛ مسیری که می‌تواند برای گروه بزرگی از بیماران مبتلا به دژنراسیون‌های شبکیه‌ای ارثی امید تازه‌ای ایجاد کند.

پایان مطلب./