به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، داده‌های preclinical ارائه شده در کیستون سیمپوزیا نشان می‌دهد که این ارگانوئیدهای میکروتیموس قابل پیوند و تزریق، توانسته‌اند در مدل‌های موشی دچار نقص ایمنی، دودمان‌های کامل سلول‌های T از جمله سلول‌های T تنظیمی را تولید کنند. این دستاورد که بر پایه سلول‌های فیبروبلاست و استرومای تیموس طراحی شده، مسیر را برای اولین کارآزمایی بالینی انسانی در زمینه بازسازی تیموس و مقابله با تضعیف ایمنی در اثر افزایش سن هموار می‌کند.

غده تیموس

غده تیموس که در دوران کودکی در بالای قفسه سینه قرار دارد، نقش محوری در سیستم ایمنی ایفا می‌کند. این عضو حیاتی که به عنوان "مدرسه نظامی" سلول‌های T شناخته می‌شود، مسئول تولید و آموزش لنفوسیت‌های T برای شناسایی و حمله به عوامل خارجی و همچنین جلوگیری از حمله به بافت‌های خودی است. فرآیند پیچیده انتخاب مثبت و منفی که در تیموس رخ می‌دهد، تضمین می‌کند که سلول‌های T بالغ شده، توانایی تشخیص آنتی‌ژن‌های خارجی را داشته و در عین حال به بافت‌های خودی واکنش خودایمنی نشان ندهند. متأسفانه، عملکرد تیموس با افزایش سن به شدت کاهش می‌یابد. در سال‌های اخیر، پزشکی بازساختی به دنبال راه‌حل‌هایی برای بازگرداندن عملکرد تیموس بوده است. رویکردهای مختلفی از جمله پیوند تیموس جنینی، تزریق سلول‌های اپیتلیال تیموس و استفاده از فاکتورهای رشد مورد بررسی قرار گرفته‌اند، اما هر یک با چالش‌هایی مانند کمبود منابع، خطر پس‌زدگی پیوند و عدم تکثیر و ماندگاری طولانی‌مدت مواجه بوده‌اند. در این میان، فناوری ارگانوئید که به تازگی توسط فیبروبایولوژیکس معرفی شده است، می‌تواند نقطه عطفی در این حوزه باشد.

تاریخچه و زمینه پژوهش

تلاش برای شبیه‌سازی و تکثیر سلول‌های اپیتلیال تیموس در خارج از بدن، به بیش از یک دهه قبل باز می‌گردد. سلول‌های اپیتلیال تیموس که شامل دو زیرگروه اصلی قشری و مرکزی هستند، برای تمایز سلول‌های T ضروری می‌باشند. با این حال، کشت و تکثیر این سلول‌ها در محیط آزمایشگاه به دلیل ماهیت پیچیده ریزمحیط بافتی و نیاز به سیگنال‌های مولکولی خاص، همواره دشوار بوده است. پیشرفت‌های اخیر در زمینه سلول‌های بنیادی پرتوان القایی امکان تمایز این سلول‌ها به پیش‌سازهای اپیتلیال تیموس را فراهم کرده است. در مطالعات پیشین، محققان نشان دادند که با هم‌کشتی این پیش‌سازها با سلول‌های بنیادی خونساز و مزانشیمی، می‌توان ارگانوئیدهای تیموسی ایجاد کرد که قادر به تولید سلول‌های T هستند. اما این مدل‌ها نیز نیازمند پیوند به حیوان برای بلوغ کامل بودند. همزمان، پژوهشگران دیگر موفق به ایجاد ارگانوئیدهای اپیتلیال تیموس از بافت موش بالغ شدند که قابلیت تکثیر طولانی‌مدت و تمایز به هر دو زیرگروه سلول‌های اپیتلیال تیموس را داشتند. این دستاورد نشان داد که سلول‌های پیش‌ساز بالغ نیز می‌توانند برای بازسازی تیموس مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، چالش اساسی همچنان بر سر راه تولید ارگانوئیدهایی بود که بتوانند بدون نیاز به پیوند درون‌تن، عملکرد کامل و بالینی یک تیموس سالم را به ویژه در مدل‌های پیری و نقص ایمنی ارائه دهند. پلتفرم جدید فیبروبایولوژیکس پاسخی به این چالش تاریخی است.

شیوه مطالعاتی و روش‌های نوین

پلتفرم ارگانوئید تیموس فیبروبایولوژیکس از یک رویکرد نوآورانه دو مرحله‌ای بهره می‌برد. در مرحله اول، محققان یک مخزن اختصاصی از فیبروبلاست‌های انسانی را از طریق فرآیندهای غربالگری سلولی با کارایی بالا انتخاب می‌کنند. این فیبروبلاست‌ها با سلول‌های استرومایی تیموس که قابلیت تشکیل سه‌بعدی را دارند، ترکیب می‌شوند. بر خلاف روش‌های سنتی که از ماتریکس‌های خارج سلولی با منشأ حیوانی استفاده می‌کنند، این فناوری یک فرآیند کشت سریع و بدون ماتریکس را به کار می‌گیرد که تنها سه روز به طول می‌انجامد. یکی از ویژگی‌های شاخص این فناوری، قابلیت انجماد و تزریق‌پذیری ارگانوئیدها است. ارگانوئیدهای تولید شده می‌توانند به صورت منجمد نگهداری شده و در زمان نیاز، بدون نیاز به مراحل آماده‌سازی پیچیده، مستقیماً تزریق شوند. برای ارزیابی عملکرد این ارگانوئیدها، تیم فیبروبایولوژیکس از مدل‌های موشی با نقص ایمنی شدید استفاده کرد که فاقد تیموس عملکردی و سلول‌های T بالغ هستند. ارگانوئیدها به صورت زیرپوستی یا در محل تیموس طبیعی به این موش‌ها تزریق شدند و سپس تکوین سلول‌های ایمنی طی یک بازه زمانی ۱۲ هفته‌ای مورد ارزیابی قرار گرفت.

نتایج کلیدی

داده‌های preclinical ارائه شده توسط فیبروبایولوژیکس نتایج بسیار امیدوارکننده‌ای را نشان می‌دهد. مهم‌ترین دستاورد، تولید موفقیت‌آمیز چندین دودمان مختلف سلول‌های T از جمله سلول‌های T آلفا-بتا (رایج‌ترین نوع در خون)، سلول‌های T گاما-دلتا (نقش در ایمنی ذاتی)، سلول‌های T کشنده طبیعی و سلول‌های T تنظیمی FoxP3+ (مسئول جلوگیری از خودایمنی) بود. حضور سلول‌های T تنظیمی نشان‌دهنده آن است که ارگانوئید توانسته فرآیند پیچیده "انتخاب منفی" که در آن سلول‌های واکنش‌دهنده به خود حذف می‌شوند، را شبیه‌سازی کند.

آنالیزهای مولکولی نشان داد که سلول‌های T مشتق از ارگانوئید دارای گستره بسیار متنوعی از گیرنده‌های سلول T هستند که این امر حاکی از توانایی سیستم در تولید پاسخ ایمنی به طیف وسیعی از آنتی‌ژن‌ها است. در آزمون‌های عملکردی، این سلول‌های T توانستند در پاسخ به محرک‌های مختلف ایمنی فعال شده و تکثیر یابند. در برجسته‌ترین بخش این مطالعه، محققان از یک مدل سرطان هدفمند استفاده کردند. آن‌ها ارگانوئیدهایی را از تیموسیت‌های نشاندار شده ساختند که به طور خاص آنتی‌ژن ملانوم را تشخیص می‌دهند. هنگامی که این ارگانوئیدها به موش‌های دارای تومور ملانوم تزریق شدند، سلول‌های T اختصاصی آنتی‌ژن تولید شده، به طور معنی‌داری رشد تومور را در مقایسه با گروه کنترل کند کردند.

دستاوردها و مزایا نسبت به روش‌های سنتی

دستاورد اصلی فیبروبایولوژیکس، ایجاد اولین پلتفرم ارگانوئید تیموسی است که قادر به تولید یک مجموعه کامل و عملکردی از سلول‌های T در شرایط درون‌تن بدون نیاز به پیوند بافت کامل تیموس جنینی می‌باشد. این فناوری مزایای متعددی نسبت به رویکردهای موجود دارد. روش‌های سنتی تولید سلول T در آزمایشگاه عمدتاً قادر به تولید سلول‌های T با گستره محدود و فاقد فرآیند انتخاب منفی هستند. در مقابل، ارگانوئیدهای فیبروبایولوژیکس به لطف حضور سلول‌های اپیتلیال مرکزی تیموس که پروتئین AIRE را بیان می‌کنند، توانسته‌اند سلول‌های T خودتحمل تولید کنند. یکی دیگر از مزایای کلیدی، قابلیت "تزریق مجدد" این ارگانوئیدها است. فرآیند تولید سریع سه روزه و ماتریکس مصنوعی (بر خلاف ماتریژل که دارای منشأ موشی و خطر انتقال بیماری و پاسخ ایمنی دارد) این فناوری را برای کاربردهای بالینی در انسان ایمن‌تر و مقیاس‌پذیرتر می‌سازد. این روش می‌تواند به منبعی تمام‌نشدنی از لنفوسیت‌های T بکر برای بیمارانی که دچار تخریب تیموس در اثر شیمی‌درمانی، پرتودرمانی یا افزایش سن شده‌اند، تبدیل شود.

گام بعدی مطالعات

با توجه به داده‌های موفقیت‌آمیز preclinical، فیبروبایولوژیکس در حال آماده‌سازی برای ورود به فاز کارآزمایی‌های بالینی انسانی است. افق پیش روی این فناوری عمدتاً در سه حوزه متمرکز است. نخست، هدف اولیه این شرکت تمرکز بر روی بازسازی ایمنی سالمندان خواهد بود. با توجه به نقش پیری تیموس در کاهش پاسخ به واکسن و افزایش خطر عفونت در جمعیت سالمندی، اولین کارآزمایی‌ها احتمالاً بر روی افراد بالای ۶۵ سال با شواهد تضعیف ایمنی متمرکز خواهد بود. محققان قصد دارند تا این فناوری را برای تولید سلول‌های T با گیرنده‌های کایمریک آنتی‌ژن (CAR-T) در داخل بدن به کار گیرند. در این سناریو، ارگانوئیدهای تیموس می‌توانند به عنوان کارخانه‌های تولید سلول‌های T مهندسی شده عمل کنند، و بدین ترتیب نیاز به برداشت سلول از بیمار، مهندسی خارج از بدن و تزریق مجدد (روندی زمان‌بر و پرهزینه) را برطرف سازند. چالش اصلی پیش روی این فناوری، اثبات ایمنی طولانی‌مدت و عدم ایجاد بدخیمی در مدل‌های حیوانی بزرگ‌تر و نهایتاً در انسان است. علاوه بر این، بهینه‌سازی نسبت سلول‌های استرومایی به اپیتلیالی برای دستیابی به حداکثر خروجی سلول T و نیز توسعه روش‌های تصویربرداری غیرتهاجمی برای نظارت بر عملکرد ارگانوئید پس از پیوند از جمله گام‌های ضروری پیش رو هستند. با این حال، موفقیت این فناوری در مدل‌های سرطان و نقص ایمنی، گامی بلند به سوی تحقق رویای "ساخت اندام ایمنی مصنوعی" و معکوس کردن پیری سیستم ایمنی محسوب می‌شود.

پایان مطالب/.