تیمی در دانشگاه فنی مونیخ (TUM) سلول های بنیادی را برای شبیه سازی تکوین قلب انسان القا کردند. نتیجه، نوعی "قلب مینیاتوری" است که به عنوان ارگانوئید شناخته می شود. این تکنیک امکان مطالعه اولین مرحله رشد قلب ما را فراهم کرده و تحقیقات در مورد بیماری ها را تسهیل می کند.

قلب انسان تقریباً سه هفته پس از لقاح شروع به شکل گیری می کند. این تکنیک مرحله اولیه رشد قلب را در زمانی قرار می دهد که زنان اغلب هنوز از بارداری خود آگاه نیستند. این یکی از دلایلی است که ما هنوز اطلاعات کمی در مورد بسیاری از جزئیات نحوه تشکیل قلب داریم. یافته های مطالعات حیوانی به طور کامل به انسان قابل انتقال نیست. بنابراین یک ارگانوئید توسعه یافته می تواند برای محققان مفید باشد.

تیم همکار با الساندرا مورتی، پروفسور پزشکی بازساختی که در زمینه بیماری های قلبی عروقی کار می کند، روشی را برای ساخت نوعی "قلب مینیاتوری" با استفاده از سلول های بنیادی پرتوان توسعه داده اند. حدود 35000 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 می‌شوند. الساندرا مورتی توضیح می‌دهد: «به این ترتیب، ما مسیرهای سیگنالینگ را در بدن شبیه سازی می‌کنیم که برنامه رشد قلب را کنترل می‌کنند. این گروه اکنون کار خود را در مجله Nature Biotechnology منتشر کرده است».

پروفسور مورتی و تیم او اولین محققینی در جهان هستند که با موفقیت یک ارگانوئید حاوی سلول های عضله قلب (کاردیومیوسیت) و سلول های لایه بیرونی دیواره قلب (اپی کاردیوم) را ایجاد کردند.

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 می‌شوند. اپی کاردیوم نیز نقش بسیار مهمی در تشکیل حفره های قلب دارد». این تیم به درستی نام ارگانوئیدهای جدید را "اپی کاردیوئید" گذاشته است.

این تیم همراه با روش تولید ارگانوئیدها، اولین اکتشافات جدید خود را گزارش کرده است. آنها 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 ارگانوئید تشکیل می‌شوند. اپی کاردیوم از این سلول ها تشکیل می شود. پروفسور مورتی می‌گوید: «ما فرض می‌کنیم که این سلول‌ها در بدن انسان نیز وجود دارند - البته فقط برای چند روز».

این بینش‌ها همچنین ممکن است سرنخ‌هایی در مورد اینکه چرا قلب جنین می‌تواند خود را ترمیم کند، ارائه دهد، قابلیتی 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 شرایط کمک کند.

این تیم همچنین نشان داد که از ارگانوئیدها می توان برای بررسی بیماری های افراد به شکل شخصی 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 ظرف کشت شبیه سازی می کنند. طی ماه‌های آینده، تیم قصد دارد از ارگانوئیدهای شخصی‌سازی شده مشابه برای بررسی سایر نقایص مادرزادی قلب استفاده کند.

با امکان شبیه سازی از بیماری های قلبی در ارگانوئیدها، می توان در آینده داروها را مستقیماً روی آنها آزمایش کرد. الساندرا مورتی می‌گوید: «می‌توان تصور کرد که چنین آزمایش‌هایی می‌توانند نیاز به آزمایش‌های حیوانی را هنگام تولید دارو کاهش دهند».

محققان یک پتنت بین المللی برای فرآیند ایجاد ارگانوئیدهای قلبی به ثبت رسانده اند. مدل Epicardioid یکی از چندین پروژه ارگانوئیدی در TUM است. در مرکز سیستم‌های ارگانوئیدی، کارگروه هایی از بخش‌ها و کرسی‌های مختلف همکاری خواهند کرد. آنها تحقیقات بین رشته ای را در مورد پانکراس، ارگانوئیدهای مغز و قلب با تصویربرداری پیشرفته و تجزیه و تحلیل سلولی برای مطالعه تشکیل اندام ها، سرطان و بیماری های عصبی و دستیابی به پیشرفت پزشکی با سیستم های سه بعدی انسانی انجام خواهند داد.

منبع:   

https://www.sciencedaily.com/releases/2023/04/230404114235.htm