پژوهشگران دانشگاه Northwestern موفق به ساخت پیشرفته‌ترین مدل ارگانوئید نخاعی انسان شده‌اند و از آن برای ارزیابی درمانی استفاده کردند که پیش‌تر در حیوانات بازگشت حرکت را ممکن ساخته بود.
به گزارش سرویس علمی تکناک، در این مطالعه، نخاع‌های مینیاتوری انسانی از سلول‌های بنیادی القایی پرتوان رشد داده شدند و سپس به طور هدفمند آسیب دیدند تا ویژگی‌های کلیدی آسیب شدید نخاع را شبیه‌سازی کنند. ارگانوئیدها مرگ سلولی، التهاب و تشکیل زخم گلیالی را نمایش دادند و فرایندهای پس از آسیب شدید نخاع در بدن انسان را بازتولید کردند.
حتما بخوانید: اپل ویژن پرو به افراد مبتلا به آسیب‌های مغزی یا نخاعی کمک می‌کند
برای نخستین بار مشخص شد که ارگانوئیدهای نخاعی انسان می‌توانند تشکیل زخم گلیالی متراکم را بازسازی کنند؛ مانعی که جلوی بازسازی عصبی را می‌گیرد. همچنین این مدل شامل میکروگلیا، سلول‌های ایمنی سیستم عصبی مرکزی بود، که واقع‌گرایی بیولوژیکی آن را نسبت به نسخه‌های پیشین افزایش می‌دهد. پس از اعمال دو نوع آسیب، بریدگی و فشردگی، ارگانوئیدهای آسیب‌دیده با درمان «مولکول‌های رقصنده» مداوا شدند. نتایج نشان داد که رشد شاخه‌های عصبی به طور چشمگیری افزایش یافته و بافت شبیه زخم گلیالی کاهش یافته است.
دکتر ساموئل استاپ، نویسنده ارشد مقاله تاکید کرد که این یافته‌ها پژوهشگران را به آزمایش مستقیم درمان‌ها در بافت انسانی نزدیک‌تر می‌کند. وی بیان کرد: «ارگانوئیدها این امکان را فراهم می‌کنند که درمان‌های نوین را در بافت انسانی ارزیابی کنیم. ما دو مدل آسیب مختلف در ارگانوئید نخاعی انسان ایجاد و درمان خود را اعمال کردیم تا نتایج را با آنچه پیش‌تر در حیوانات دیده بودیم مقایسه کنیم.» وی تصریح کرد: «پس از درمان، زخم گلیالی تقریبا ناپدید و رشد شاخه‌های عصبی شبیه بازسازی آکسون در حیوانات مشاهده شد.»
ارگانوئید نخاعی انسان چیست؟
ارگانوئید نخاعی انسان، مدل‌های آزمایشگاهی کوچکی هستند که ساختار و عملکرد نخاع انسان را شبیه‌سازی می‌کنند. در این پروژه، ارگانوئیدهای نخاعی طی ماه‌ها رشد کردند تا شامل نورون‌ها، آستروسیت‌ها و برای نخستین بار در چنین مدلی، میکروگلیا شوند. دکتر ساموئل استاپ توضیح داد: «می‌توان گفت این یک شبه‌اندام است. ما نخستین گروهی بودیم که میکروگلیا را به ارگانوئید نخاعی انسان وارد کردیم، که دستاوردی بزرگ به حساب می‌آید. این یعنی ارگانوئید ما تمام مواد شیمیایی تولیدشده توسط سیستم ایمنی بدن را در پاسخ به آسیب دارد و مدل واقعی‌تر و دقیق‌تری از آسیب نخاعی ارائه می‌دهد.»
بیشتر بخوانید: بازیابی حرکت پس از آسیب نخاعی با ایمپلنت پیشرفته الکتریکی
درمان آزمایش‌شده از دسته پپتیدهای درمانی ماکرومولکولی است که پس از تزریق مایع، به سرعت ژلی از نانوفیبرها تشکیل می‌دهد و ماتریس خارج‌سلولی نخاع را بازسازی می‌کند. تیم پژوهشی با تنظیم حرکت مولکول‌ها در این فیبرها، هدف دارد تعامل آنها را با گیرنده‌های سلولی در حال حرکت بهینه کند. دکتر استاپ در سال ۲۰۲۱ توضیح داد: «با توجه به حرکت دائمی سلول‌ها و گیرنده‌های آنها، مولکول‌های سریع‌تر بیشتر با گیرنده‌ها برخورد می‌کنند؛ اگر مولکول‌ها کند و غیر اجتماعی باشند، ممکن است هیچ‌گاه با سلول‌ها تماس نداشته باشند.»
برای مطالعه بیشتر: نور به‌جای عصب، راهکار جدید دانشمندان برای بازیابی حس‌های انسانی
مطالعات پیشین روی حیوانات نشان داد که یک تزریق تنها ۲۴ ساعت پس از آسیب شدید، توانایی راه رفتن را ظرف چند هفته بازمی‌گرداند. در آزمایش‌های ارگانوئیدی، این درمان التهاب را کاهش داد، تشکیل زخم گلیالی را محدود کرد و رشد نورون‌ها را در الگوهای سازمان‌یافته تشویق نمود. گام بعدی تیم تحقیقاتی، توسعه مدل‌های پیشرفته‌تر شامل شبیه‌سازی آسیب‌های مزمن نخاع با بافت زخم قدیمی است. علاوه بر این، پژوهشگران امکان درمان‌های شخصی‌سازی‌شده با تولید بافت نخاع از سلول‌های بنیادی خود بیمار را بررسی می‌کنند.
نتایج این مطالعه در مجله علمی Nature Biomedical Engineering منتشر شده است.
