به گزارش ایسنا، سالانه، میلیونها نفر مبتلا به دیابت شاهد آن هستند که بیناییشان بهآرامی کاهش مییابد، زیرا رگهای خونی بسیار ریز داخل چشم بهتدریج تخریب میشوند.
به نقل از اساف، دههها مطالعه روی سلولهایی که دیواره این رگها را تشکیل میدهند، تقریبا غیرممکن بوده است؛ چراکه این سلولها بسیار کمیاباند، بهسختی به دست میآیند و پس از خارج شدن از چشم، خیلی سریع ویژگیهای اختصاصی خود را از دست میدهند.
اکنون گروهی از پژوهشگران دانشگاه دوک موفق شدهاند این سلولها را از سلولهای بنیادی انسانی در آزمایشگاه تولید کنند و سپس از آنها برای بازسازی رگهای آسیبدیده شبکیه در موشها استفاده کنند.
در این مطالعه، این سلولهای آزمایشگاهی که iREC نام دارند، تنها از نظر ظاهری شبیه سلولهای واقعی نیستند. زمانی که این سلولها به شبکیه آسیبدیده موشها تزریق شدند، خود را در شبکه رگهای خونی موجود ادغام کردند و به بازگشت جریان خون در بافتهایی که از کمبود خون رنج میبردند، کمک کردند.
پژوهشگران همچنین بر پایه همین دستاورد، از همین سلولها برای ساخت یک مدل کوچک و عملکردی از سد داخلی خونی چشم روی یک تراشه استفاده کردند؛ دستگاه کوچکی که میتواند به دانشمندان در مطالعه رتینوپاتی دیابتی و توسعه درمانهای جدید کمک کند.
دانشمندان چگونه سلولهای بنیادی را به سلولهای رگهای خونی شبکیه تبدیل کردند؟
در عمق چشم، ساختاری وجود دارد که عملکردی مشابه سد خونی-مغزی دارد؛ دیوارهای بسیار کنترلشده از سلولها که از شبکیه محافظت کرده و محیط آن را پایدار نگه میدارد. این سد در بیماری رتینوپاتی دیابتی، که یکی از مهمترین علل نابینایی در بزرگسالان است، تخریب میشود.
بررسی دقیق اینکه این سد چگونه و چرا از بین میرود، همواره بسیار دشوار بوده است، زیرا سلولهای دخیل در این فرایند به سختی قابل دسترسی هستند و در محیط آزمایشگاه نیز خیلی سریع کیفیت و ویژگیهای خود را از دست میدهند.
برای حل این مشکل، پژوهشگران دانشگاه دوک در واقع همان پیامهای شیمیایی را که بدن در دوران رشد جنینی برای ساخت شبکه رگهای خونی شبکیه استفاده میکند، بازسازی کردند.
رگهای خونی شبکیه حدود ماه چهارم بارداری شروع به شکلگیری میکنند و تکامل آنها تا چندین ماه پس از تولد ادامه دارد. این فرایند توسط توالی بسیار دقیقی از دستورالعملهای زیستی هدایت میشود.
در مرکز این روش، پروتئینی به نام نورین (Norrin) و گیرنده سطحی آن یعنی Frizzled۴ قرار داشت که روی سلولهای رگهای خونی شبکیه وجود دارد. اگر این ارتباط در دوران رشد جنینی مختل شود، رگهای شبکیه بهدرستی تشکیل نمیشوند.
پژوهشگران با استفاده از همین کلید زیستی، سلولهای بنیادی را به سمت تبدیل شدن به سلولهای اختصاصی شبکیه هدایت کردند و دو ترکیب شیمیایی دیگر نیز افزودند تا این سلولها ویژگیهای سد محافظ بسیار انتخابگر را که مخصوص سلولهای رگهای خونی شبکیه است، به دست آورند.
سلولهای حاصل، یعنی iREC، تمامی نشانگرهای ژنتیکی و پروتئینی سلولهای واقعی رگهای خونی شبکیه را داشتند؛ از جمله پروتئین اتصالی ویژهای که در رگهای چشم وجود دارد اما در سلولهای مشابه مغز دیده نمیشود.
این سلولها همانند سلولهای طبیعی شبکیه، تنها به برخی مواد اجازه عبور میدادند. آنها قادر بودند گلوکز را از طریق کانالی منتقل کنند که برای تأمین انرژی بسیار بالای شبکیه ضروری است و همچنین فعالیت پمپ مولکولی را نشان دادند که به پاکسازی مواد مضر از چشم کمک میکند.
در آزمایشها، میزان جذب گلوکز توسط سلولهای iREC حدود پنج برابر بیشتر از سلولهای مقایسهای غیرتخصصی بود؛ نتیجهای که نشان میداد این سلولها واقعاً هویت شبکیهای پیدا کردهاند.
برای بررسی اینکه آیا iREC ها واقعاً میتوانند چشم آسیبدیده را ترمیم کنند یا نه، پژوهشگران از مدلی موشی استفاده کردند که مرحله پیشرفته بیماری چشمی دیابتی را شبیهسازی میکند.
در این مدل، موشهای تازه متولدشده ابتدا در معرض غلظت بالای اکسیژن قرار میگیرند و سپس دوباره به هوای معمولی بازگردانده میشوند. این تغییر ناگهانی باعث تخریب رگهای خونی شبکیه و سپس رشد مجدد آنها به شکلی غیرطبیعی و نامنظم میشود.
پژوهشگران سلولهای iREC را مستقیماً به چشم این موشها تزریق کردند و پنج روز بعد، یعنی زمانی که شدت آسیب به اوج میرسد، شبکیه آنها را بررسی کردند.
در مقایسه با موشهایی که تنها محلول آبنمک دریافت کرده بودند، در چشمهای درمانشده با iREC میزان از بین رفتن رگهای خونی بهطور قابل توجهی کمتر بود و رشد غیرطبیعی رگها نیز به میزان زیادی کاهش یافت.
تصاویر مقطعی نشان دادند که سلولهای تزریقشده تنها در محل تزریق تجمع نکردهاند، بلکه واقعاً در شبکه رگهای خونی موجود ادغام شده و بخشی از رگهای فعال حامل خون در شبکیه میزبان شدهاند.
سپس پژوهشگران رنگ ردیابی را به جریان خون موشها تزریق کردند. نتایج نشان داد که رگهای بازسازیشده وظیفه خود را به خوبی انجام میدهند؛ شبکیههای درمانشده نسبت به گروه کنترل نشت بسیار کمتری داشتند که نشاندهنده عملکرد صحیح سد محافظ بازسازیشده بود.
همچنین شبکه رگهای خونی در این چشمها از نظر اندازه و ساختار بسیار شبیه مویرگهای سالم شبکیه بود؛ موضوعی که نشان میدهد این سلولها صرفاً فضاهای خالی را پر نکردهاند، بلکه معماری طبیعی شبکه خونرسانی را نیز بازسازی کردهاند.
شبیهسازی بیماری چشمی دیابت روی یک تراشه
علاوه بر کاربرد درمانی، سلولهای iREC ابزار قدرتمندی برای مطالعه خود بیماری نیز هستند.
وقتی این سلولها در شرایطی مشابه رتینوپاتی دیابتی، یعنی قند خون بالا همراه با کمبود اکسیژن، قرار گرفتند، دقیقاً همان واکنشهایی را نشان دادند که در بیماران مشاهده میشود.
پروتئینهایی که معمولاً سلولهای دیواره رگ را محکم به یکدیگر متصل نگه میدارند، از محل طبیعی خود پراکنده شدند. استحکام سد محافظ طی چند روز به طور محسوسی کاهش یافت و شبکههای سهبعدی رگهای ساختهشده از iREC کوتاهتر، باریکتر و تکهتکه شدند.
همچنین رسوبات دانهدانهای روی دیواره این رگها ظاهر شد؛ نوعی آسیب سطحی که در بیماران دیابتی نیز مشاهده میشود.
نکته مهم این بود که واکنش سلولهای iREC به این شرایط دیابتی بسیار شدیدتر از سلولهای رگ خونی غیرتخصصی بود که از همان سلولهای بنیادی تولید شده بودند.
نتیجهگیری پژوهشگران روشن بود: دقت مدلسازی بیماری کاملاً به نوع سلولهای مورد استفاده بستگی دارد و اگر از سلول نامناسب استفاده شود، ممکن است مهمترین واکنشهای بیماری اصلاً دیده نشوند.
همزمان، این گروه پژوهشی یک مدل کوچک از سد خونی داخلی چشم را روی تراشهای حاوی کانالهای بسیار ریز ژل ساختند که در آن سلولهای iREC بهطور خودبهخود شبکهای از رگهای خونی کوچک را تشکیل دادند.
پژوهشگران همچنین با استفاده از همان مسیر پیامرسانی نورین، سلولهای حمایتی اختصاصی شبکیه موسوم به پریسیت (Pericyte) را نیز از سلولهای بنیادی تولید کردند.
پریسیتها اطراف دیواره رگها را میپوشانند و نقش مهمی در حفظ استحکام سد محافظ دارند. هنگامی که این پریسیتهای آزمایشگاهی در کنار سلولهای iREC روی تراشه قرار گرفتند، استحکام سد محافظ حتی بیشتر شد و به سطحی رسید که با اندازهگیریهای انجامشده در بافت زنده مطابقت داشت.
تولید نامحدود سلولهای شبکیه چه معنایی برای بیماران دارد؟
شاید مهمترین مشکلی که این پژوهش برطرف میکند، به همان اندازه که علمی است، یک مشکل عملی نیز باشد.
سلولهای واقعی رگهای خونی شبکیه انسان بسیار کمیاب هستند، تهیه آنها از نظر اخلاقی و فنی دشوار است و پس از کشت در آزمایشگاه نیز خیلی سریع ویژگیهای تخصصی خود را از دست میدهند. همین کمبود سالها سرعت تحقیقات درباره بیماریهایی را که میلیونها نفر را درگیر کردهاند، کاهش داده است.
سلولهای iREC که از سلولهای بنیادی تولید میشوند، منبعی تجدیدپذیر، پایدار و قابل تکرار از سلولهای اختصاصی شبکیه فراهم میکنند؛ سلولهایی که حتی پس از دفعات متعدد تکثیر نیز هویت تخصصی خود را حفظ میکنند.
به گفته نویسندگان این پژوهش، در آینده ممکن است بتوان سلولهای iREC اختصاصی هر بیمار را از سلولهای خود او تولید کرد. چنین رویکردی میتواند امکان ساخت مدلهایی از بیماری را فراهم کند که دقیقاً با ویژگیهای ژنتیکی هر فرد مطابقت دارند و شاید در نهایت راه را برای درمانهای سلولی شخصیسازیشده نیز هموار کند.
برای میلیونها فرد مبتلا به دیابت که با خطر کاهش تدریجی بینایی روبهرو هستند، ترکیب ابزارهای پژوهشی دقیقتر و احتمال دستیابی به روشی برای ترمیم شبکیه، دلیلی واقعی برای امیدواری به آینده به شمار میرود.
انتهای پیام
