محققان به تازگی پیشرفت قابل توجهی در مطالعه رشد و توسعه انسان داشته‌اند و برای اولین بار موفق به ساخت طناب نخاعی آزمایشگاهی شده‌اند، که یک جزء ساختاری کلیدی در مهره‌داران است.
به گزارش تکناک، این مدل که بر اساس یک توالی دقیق از سیگنال‌های شیمیایی ساخته شده است، مراحل اولیه تنه انسان را شبیه‌سازی می‌کند، به طوری که شامل سلول‌های بنیادی عصبی و استخوانی است.
این پیشرفت می‌تواند بینش‌هایی را در زمینه نقایص تولد در نخاع و بیماری‌های مرتبط با دیسک‌های بین‌مهره‌ای ارائه دهد و به عنوان یک دوره جدید در مطالعات اختلالات تکاملی انسان به حساب بیاید.
فهرست مطالب
پیشرفت در تحقیقات توسعه بدن انسان
دانشمندان مؤسسه فرانسیس کریک، مدل‌هایی از سلول بنیادی انسان ایجاد کرده‌اند که برای اولین بار شامل طناب نخاعی هستد، که بافتی در جنین در حال رشد است و به سلول‌ها کمک می‌کند تا ستون فقرات و سیستم عصبی (تنه) را شکل دهند.
این تحقیق که 18 دسامبر در مجله Nature منتشر شد، گام مهمی در درک نحوه شکل‌گیری بدن انسان در مراحل اولیه رشد است.
طناب نخاعی که یک بافت میله‌ای شکل است، به عنوان یک راهنمای ساختاری حیاتی در بدن در حال رشد عمل می‌کند. این ویژگی یکی از مشخصه‌های اصلی تمامی مهره‌داران است و نقش کلیدی در سازماندهی بافت‌ها در هنگام رشد جنین ایفا می‌کند.
طناب نخاعی به دلیل پیچیدگی، در مدل‌های قبلی رشد انسانی در آزمایشگاه‌ها به طور قابل توجهی غایب بوده است و این پیشرفت به شکلی ویژه برای پیشبرد زیست‌شناسی تکاملی اهمیت دارد.
رمزگشایی از تشکیل طناب نخاعی
دانشمندان در این تحقیق، ابتدا جنین‌های مرغ را تجزیه و تحلیل کردند تا متوجه شوند که طناب نخاعی چگونه به طور طبیعی تشکیل می‌شود.
با مقایسه این اطلاعات با داده‌های موجود از جنین‌های موش و میمون، آنها زمان‌بندی و توالی سیگنال‌های مولکولی مورد نیاز برای ایجاد بافت طناب نخاعی را تعیین کردند.
محققان با استفاده از این طرح، یک توالی دقیق از سیگنال‌های شیمیایی تولید کردند و از آن برای هدایت سلول‌های بنیادی انسانی به‌سوی تشکیل طناب نخاعی بهره گرفتند.
پیشرفت در مدل‌های رشد انسان در آزمایشگاه
سلول‌های بنیادی یک ساختار مینیاتوری شبیه تنه ایجاد کردند، که به طور خودکار به طول 1 تا 2 میلی‌متر کشیده شد. این ساختار حاوی بافت عصبی در حال رشد و سلول‌های بنیادی استخوانی بود، که با الگوی رشد در جنین‌های انسانی مشابهت داشتند.
این نشان می‌دهد که طناب نخاعی در حال هدایت سلول‌ها به‌سوی تبدیل شدن به نوع مناسب بافت در زمان و مکان مناسب است.
دانشمندان معتقد هستند که این کار می‌تواند در مطالعه نقایص تولد که بر ستون فقرات و نخاع تأثیر می‌گذارد، مفید باشد.
همچنین می‌تواند بینش‌هایی را در مورد بیماری‌های مرتبط با دیسک‌های بین‌مهره‌ای ارائه دهد، که به عنوان بالشتک‌های ضربه‌گیر بین مهره‌ها عمل می‌کنند و از طناب نخاعی توسعه می‌یابند. این دیسک‌ها زمانی که با گذشت زمان دچار تخریب می‌شوند، می‌توانند درد کمر ایجاد کنند.
پیامدهای درک رشد انسان و ساخت طناب نخاعی
جیمز بریسکو، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: «طناب نخاعی مانند یک GPS برای جنین در حال رشد عمل می‌کند، به ایجاد محور اصلی بدن کمک می‌نماید و تشکیل ستون فقرات و سیستم عصبی را هدایت می‌کند.»
وی تصریح کرد: «تا به امروز، ایجاد این بافت حیاتی در آزمایشگاه دشوار بوده که این موضوع توانایی ما در مطالعه رشد انسان و اختلالات آن را محدود کرده است. حالا که ما یک مدل کارآمد ایجاد کرده‌ایم، درهایی را برای مطالعه شرایط تکاملی باز می‌کند، که تا پیش از این در مورد آنها هیچ اطلاعاتی نداشتیم.»
تیاگو ریتو، نویسنده اول این مطالعه نیز تأکید کرد: «پیدا کردن سیگنال‌های شیمیایی دقیق برای تولید طناب نخاعی مانند پیدا کردن یک دستور پخت صحیح بود. تلاش‌های قبلی برای رشد آن در آزمایشگاه ممکن است به دلیل عدم درک زمان‌بندی دقیق برای افزودن مواد لازم شکست خورده باشد.»
وی بیان کرد: «هیجان‌انگیزترین نکته در تحقیق ما این است که طناب نخاعی در ساختارهای رشدیافته در آزمایشگاه، شبیه به عملکرد آن در جنین در حال رشد است. این بخش سیگنال‌های شیمیایی را ارسال و به سازماندهی بافت‌های اطراف کمک می‌کند، همان‌طور که در رشد طبیعی اتفاق می‌افتد.»
