موضوعات: ارگانوئید، ترمیم غضروف، سلول های بنیادی
تصویر بالا نموداری از الگوهای بیان ژن ارگانوئیدها را نشان می دهد که در آزمایشگاه دانشگاه مونتانا در حال تبدیل شدن به سلول هایی هستند که غضروف انسان را تشکیل می دهند. روی تصویری از یک ارگانوئید که لایه های بیرونی و داخلی مجزا را نشان می دهد، پوشانده شده است.
محققان دانشگاه مونتانا روش جدیدی را با استفاده از سلول های بنیادی برای ایجاد غضروف جمجمه صورت ایجاد کرده اند که به طور بالقوه انقلابی در درمان نقص ها و آسیب های جمجمه صورت ایجاد می کند.
محققان دانشگاه مونتانا به همراه همکارانشان تکنیک جدیدی را برای تولید غضروف انسان در نواحی سر و گردن ایجاد کرده اند. مارک گریمز، استاد زیست‌شناسی در بخش علوم زیستی دانشگاه UM، توضیح داد که آنها با موفقیت سلول‌های بنیادی را وادار کردند تا به نوع سلول‌هایی تبدیل شوند که معمولاً غضروف جمجمه و صورت انسان را تشکیل می‌دهند. سلول های بنیادی قابلیت خود نوسازی و تمایز به انواع سلول ها را دارند.
گریمز می گوید: «سلول هایی که به طور معمول باعث ایجاد این نوع غضروف می شوند، سلول های عصبی تاجی شکل (neural crest cells)نامیده می شوند. ارگانوئیدها نسخه ساده شده و مینیاتوری اندام هستند که معماری و بیان ژن اندام را تقلید می کنند. او افزود: «ارگانوئیدها الگوی خوبی برای بافت‌های خاص انسانی هستند که می‌توانیم آنها را به روش‌هایی مطالعه کنیم که با استفاده از بافت‌های انسان امکان‌پذیر نیست».
پرداختن به یک نیاز حیاتی
گرایمز می گوید که برای 230000 کودکی که سالانه در ایالات متحده با نقایص جمجمه-صورت متولد می شوند، نیاز حیاتی برآورده نشده روش های جدید برای بازسازی غضروف انسان وجود دارد. رشد غضروف در آزمایشگاه می‌تواند منجر به درمان‌های موثری برای ترمیم آسیب غضروف جمجمه‌ی صورت ناشی از جراحات شود. محققان داده های بیان ژن را در سطح RNA و پروتئین مورد مطالعه قرار دادند تا نشان دهند چگونه سلول های غضروفی از سلول های بنیادی به وجود می آیند. آنها فاش کردند که سلول های بنیادی در مراحل اولیه با هم ارتباط برقرار می کنند تا به غضروف الاستیک تبدیل شوند که گوش انسان را می سازد. برای انجام این کار، این تیم از تجزیه و تحلیل گسترده نشانگرهای بیولوژیکی و تکنیک‌های تشخیص الگوی یادگیری ماشینی برای درک مسیرهای سیگنال‌دهی سلولی درگیر هنگام تمایز سلول‌ها به غضروف استفاده کردند. بازسازی ویژگی های طبیعی مانند گوش، بینی یا حنجره فرد با تکنیک های جراحی پلاستیک فعلی دشوار است و بافت پیوندی اغلب بدون سرکوب کننده های ایمنی پس زده می شود.
گریمز گفت: “برای استفاده از سلول های بنیادی مشتق شده از بیمار برای تولید غضروف جمجمه صورت در آزمایشگاه، باید مکانیسم های تمایز خاص انسان را درک کنید.” هدف ما ایجاد پروتکلی برای تولید غضروف جمجمه صورت برای پیوند با استفاده از سلول های بنیادی انسانی است.