محققان دانشگاه فنی مونیخ با موفقیت توانستند سلول های بنیادی را برای تقلید از روند رشد قلب انسان القا کنند و در نتیجه یک قلب ارگانوئید ایجاد کردند.
به گزارش تکناک، قلب انسان تقریباً سه هفته پس از لقاح شروع به شکل گیری می کند و در واقع این دوره ای است که اغلب بسیاری از زنان هنوز متوجه بارداری خود نشده اند. این عامل به دانش نسبتاً محدود ما در مورد جزئیات پیچیده شکل‌گیری اولیه قلب کمک می‌کند. البته بینش های به دست آمده از تحقیقات حیوانی به طور کامل برای انسان قابل اجرا نیست.
این تیم تحقیقاتی روشی را برای ساخت نوعی قلب کوچک با استفاده از سلول های بنیادی پرتوان توسعه داده است. حدود 35 هزار سلول در یک سانتریفیوژ به شکل یک کره چرخانده می شوند. طی یک دوره چند هفته ای، مولکول های سیگنالینگ مختلف تحت یک پروتکل ثابت به کشت سلولی اضافه می شوند. به این ترتیب، مسیرهای سیگنالی بدن که برنامه رشد قلب را کنترل می کنند، تقلید می شوند.
ارگانوئیدهای حاصل حدود نیم میلی متر قطر دارند. اگرچه آنها خون را پمپاژ نمی کنند، اما می توانند به صورت الکتریکی تحریک شوند و مانند حفره های قلب انسان منقبض شوند. این اولین باری است که محققان با موفقیت یک ارگانوئید حاوی سلول های عضله قلب (کاردیومیوسیت) و سلول های لایه بیرونی دیواره قلب (اپی کاردیوم) را ایجاد کردند. محققان قبلا فقط توانسته بودند ارگانوئیدهایی با کاردیومیوسیت ها و سلول های لایه داخلی دیواره قلب (اندوکارد) ایجاد کنند.
دکتر آنا مایر، نویسنده اول این مطالعه می‌گوید: برای درک چگونگی شکل‌گیری قلب، سلول‌های اپی‌کاردیوم تعیین‌کننده هستند. سایر انواع سلول در قلب، به عنوان مثال در پیوند بافت ها و رگ های خونی، از این سلول ها تشکیل می شوند. اپی کاردیوم نقش بسیار مهمی در تشکیل حفره های قلب نیز ایفا می کند. تیم تحقیقاتی ارگانوئیدهای جدید را “اپی کاردیوئید” نامگذاری کرده است.
این تیم همراه با روش تولید ارگانوئیدها، اولین اکتشافات جدید خود را گزارش کرده است. محققان از طریق تجزیه و تحلیل سلول‌های منفرد، مشخص کردند که سلول‌های پیش‌ساز از نوعی که اخیراً در موش‌ها کشف شده است، در حدود روز هفتم رشد این ارگانوئید تشکیل می‌شوند. اپی کاردیوم از این سلول ها تشکیل می شود.
این بینش‌ها ممکن است سرنخ‌هایی در مورد اینکه چرا قلب جنین می‌تواند خود را ترمیم کند ارائه دهد. ترمیم قلب قابلیتی است که تقریباً به طور کامل در قلب یک انسان بالغ وجود ندارد. این دانش می تواند به یافتن روش های درمانی جدید برای حملات قلبی و سایر بیماری ها کمک کند.
این تیم همچنین نشان داد که از ارگانوئیدها می توان برای بررسی بیماری های فردی استفاده کرد. محققان با استفاده از سلول های بنیادی پرتوان از یک بیمار مبتلا به سندرم نونان، ارگانوئیدهایی تولید کردند که ویژگی های این بیماری را در مقیاس آزمایشگاهی شبیه سازی می کردند.
طی ماه‌های آینده، این تیم قصد دارد از ارگانوئیدهای شخصی‌سازی شده مشابه برای بررسی سایر نقایص مادرزادی قلب استفاده کند.
با امکان شبیه سازی بیماری های قلبی در ارگانوئیدها، می توان در آینده داروها را مستقیماً روی آنها آزمایش کرد. در واقع می‌توان تصور کرد که چنین آزمایش‌هایی می‌توانند نیاز به آزمایش‌های حیوانی را هنگام تولید دارو کاهش دهند.
