ساخت مدل‌های سه‌بعدی جنین با نوتوکورد: کشف علمی جدید برای درمان بیماری‌ها

ساختن مدل‌هایی از سلول‌های بنیادی آدمیزاد، با حضور نوتوکورد

یک گروه از دانشمندان در مؤسسه‌ی فرانسیس کریک موفق شدن که برای اولین بار، مدل‌هایی از سلول‌های بنیادی انسان بسازند که داخل‌شون نوتوکورد هم وجود داره. نوتوکورد، بافتی هست توی جنین‌های در حال رشد که مثل یه نقشه‌ی راه عمل می‌کنه و به سلول‌ها نشون می‌ده که کجا باید ستون فقرات و سیستم عصبی (بدن) رو بسازن. این پژوهش که امروز توی مجله‌ی Nature منتشر شد، یه قدم خیلی مهم توی اینه که بفهمیم چطوری بدن آدمیزاد توی مراحل اولیه‌ی رشدش شکل می‌گیره.

نوتوکورد، یه بافت میله‌ای شکل، یه بخش خیلی مهم از اسکلت بدن توی دوران رشد هست. این بافت، یه ویژگی مشترک توی همه‌ی حیواناتیه که ستون فقرات دارن، و یه نقش اساسی توی مرتب کردن بافت‌ها توی جنین‌های در حال رشد داره. با وجود این‌که این بافت خیلی مهمه، ساختار پیچیده‌اش باعث شده که توی مدل‌های قبلی که توی آزمایشگاه برای بررسی رشد بدن انسان درست می‌کردن، وجود نداشته باشه.

توی این تحقیق، دانشمندا اول جنین‌های مرغ رو بررسی کردن تا بفهمن نوتوکورد به طور طبیعی چجوری شکل می‌گیره. بعد، اطلاعات‌شون رو با داده‌هایی که از جنین‌های موش و میمون داشتن مقایسه کردن، و تونستن زمان و ترتیب سیگنال‌های مولکولی که برای ساختن بافت نوتوکورد لازمه رو مشخص کنن. با استفاده از این نقشه، یه سری سیگنال شیمیایی دقیق درست کردن و ازش استفاده کردن تا سلول‌های بنیادی انسان رو وادار کنن که نوتوکورد بسازن.

این سلول‌های بنیادی، ساختارهایی مینیاتوری شبیه به بدن رو درست کردن که خودشون خود به خود 1 تا 2 میلی‌متر دراز شدن. این ساختارها، شامل بافت عصبی در حال رشد و سلول‌های بنیادیِ استخوان بود که توی یه الگوی منظم چیده شده بودن و این الگو، رشد رو توی جنین‌های آدمیزاد نشون می‌داد.

نقش نوتوکورد توی رشد و نمو بافت‌های بدن

این پژوهش نشون می‌ده که نوتوکورد به سلول‌ها کمک می‌کنه که توی زمان و جای مناسب، به نوع بافت درستی تبدیل بشن. دانشمندا فکر می‌کنن که این موضوع می‌تونه کمک کنه تا نقص‌های مادرزادی که روی ستون فقرات و نخاع اثر می‌ذارن رو بررسی کنن. همین‌طور می‌تونه اطلاعاتی درباره‌ی بیماری‌هایی که روی دیسک‌های بین مهره‌ای اثر می‌ذارن، بده. این دیسک‌ها، مثل بالشتک‌های ضربه‌گیر بین مهره‌ها عمل می‌کنن و از نوتوکورد رشد می‌کنن. این دیسک‌ها، گذر زمان می‌تونن باعث درد توی کمر بشن.

جیمز بریسکو، که سرپرست گروه آزمایشگاه دینامیک‌های رشدی و نویسنده‌ی ارشد این مقاله هست، گفت: «نوتوکورد مثل یه GPS برای جنین‌های در حال رشد عمل می‌کنه و به تعیین محور اصلی بدن کمک می‌کنه و شکل‌گیری ستون فقرات و سیستم عصبی رو هدایت می‌کنه. تا حالا، ساختن این بافت حیاتی توی آزمایشگاه خیلی سخت بود، و این موضوع باعث محدود شدن توانایی ما برای بررسی رشد انسان و اختلالات مختلف شده بود. حالا که ما یه مدل ساختیم که کار می‌کنه، این موضوع یه درهای جدیدی رو برای مطالعه‌ی بیماری‌های رشدی که تا حالا اطلاعات کمی درباره‌شون داشتیم، باز می‌کنه.»

تیگو ریتو، که پژوهشگر تحقیقات پسا دکترا توی آزمایشگاه دینامیک‌های رشدی هست و نویسنده‌ی اول این مقاله هست، گفت: “پیدا کردن سیگنال‌های شیمیایی مناسب برای ساختن نوتوکورد، مثل پیدا کردن یه دستور پخت درست و حسابی بود. تلاش‌های قبلی برای رشد نوتوکورد توی آزمایشگاه، احتمالاً به خاطر این شکست خورد که ما زمان‌بندی لازم برای اضافه کردن مواد اولیه رو نمی‌دونستیم.”

اون ادامه داد: «چیزی که خیلی هیجان‌انگیز هست اینه که نوتوکورد توی ساختارهایی که ما توی آزمایشگاه رشد دادیم، به نظر می‌رسه که تقریباً همون جوری عمل می‌کنه که توی یه جنین در حال رشد عمل می‌کنه. این نوتوکورد داره سیگنال‌های شیمیایی می‌فرسته که به مرتب کردن بافت‌های اطراف کمک می‌کنه، درست مثل چیزی که توی رشد طبیعی اتفاق می‌افته.»

“`