آشکار شدن نحوه رشد اولیه جنین در فضای آزمایشگاهی

در طی رشد جنین ، کل سیستم عصبی ، پوست و اندام های حسی از یک لایه سلول که به نام اکتودرم شناخته می شود ، پدید می آیند . در حالی که مطالعات گسترده ای درباره ی چگونگی تشکیل همه ی این مشتقات از این لایه وجود دارد ، اما تا کنون امکان مطالعه این فرایند در انسان امکان پذیر نبوده است.

دکتر  Aryeh Warmflash ، دانشجوی فارغ التحصیل  George Britton و همکارانشان سیستمی را ساخته اند که در آن همه ی انواع اصلی سلول های اکتودرم در محیط کشتی با الگویی شبیه به آنچه در جنین دیده می شود ، تشکیل می شوند. این تکنیک ، بر اساس کنترل هندسه کلنی های سلولهای بنیادی با الگوهای ریزسنجی ، به آنها کمک کرده است تا جامع ترین تجزیه و تحلیل را در مورد مسیرهای سیگنالینگ که الگوسازی اکتودرم انسانی را هدایت می کنند ، انجام شود.

دکتر Britton گفت : ” تعداد بسیار کمی از سیگنال های ممکن وجود دارد که جنین برای تولید طیف گسترده ای از انواع سلول ها از آن ها استفاده می کند . ما می خواهیم زمانبدی این سیگنال ها و نحوه تفسیر به موقع سلول ها از آنها برای تولید این تنوع را درک کنیم . ”

مطالعات آنها در Development منتشر شد و نوشتند :

تعادل میان دو مسیر سیگنالینگ BMP  و Wnt  مهم است و حتی باتوجه به اینکه آنها الگوبرداری در اکتودرم را هماهنگ میکنند ، مقداری سازگاری دارند . منطقی که آنها استفاده می کنند در نهایت سلول های اکتودرمی را به سرنوشت خود هدایت می کنند ، اما تحقیقات نشان داده اند که برای رسیدن به آنجا می توانند بیش از یک مسیر را طی کنند.

دکتر Britton افزود : ” پلیت های میکرو پترن و درک بهتر از نحوه عملکرد مسیرهای سیگنالینگ به آنها اجازه می دهد تا کلنی های سلول های بنیادی را دستکاری کنند تا در ابتدا الگوهای غیر معمول را بوجود بیاورند ، اما در نهایت همیشه به نظر می رسید که در همان مکان همگرا هستند .

ما مسیرهای مختلفی از سیگنالها را پیدا کردیم که همگی به همان الگو رسیده اند . ”

این کار سیستمی را پیشنهاد داد که توسط آن سلول های بنیادی به سلول های عصبی ، سلول های کرست عصبی ، پلاکودهای عصبی و سلول های اپیدرم تبدیل می شوند و این سیستم بسیار قدرتمند است .

دکتر Britton گفت : ” بسیاری از مردم به شبکه فاکتور رونویسی ، که پدید آمدن کرست عصبی را هدایت می کند ، علاقه دارند . بنابراین این سیستمی قدرتمند برای تفکیک سیگنال هایی است که به آن استدلال کمک می کنند . این چیزی بود که احساس می کنیم باید در این زمینه به آن توجه کنیم . ”

وی گفت : “همچنین این ایده وجود دارد كه سلول هایی كه توانایی تفسیر سطوح نسبی BMP وWnt را دارند میتوان سرنوشت اختصاصی را برای آنها در نظر گرفت . ”

وی افزود : “در جنین ، سلول ها تقریباً در مکانی حرکت می کنند که در آن سیگنال ها و لیگاند ها در اطراف آنها قرار داشته و حرکت میکنند . همچنین ممکن است سلول ها در حال خواندن سطوح نسبی باشند تا سرنوشت خاصی را تعیین کنند . ”

محققان مشاهده کردند که فعالیت نسبی سیگنالینگ BMP و Wnt باعث می شود تصمیمات سلول برای تبدیل شدن به کرست عصبی یا سلولهای پلاکودی انجام شود ، در حالی که BMP به تنهایی اندازه اکتودرم سطح را تنها حدود چهار روز اول کنترل می کند .

چهار روز تقریباً مناسب است به این معنا که سلول ها تصمیم گیری می کنند : ” من می توانم سلول پلاکودی شوم ، من یک سلول کرست عصبی خواهم بود ، یا تبدیل به یک سلول عصبی یا اپیدرمی خواهم شد ! ما  آن را تقریباً یک یا دو روز بعد از رفتارBMP مشاهده میکنیم . اما سخت است که تصمیم بگیریم که آیا اینها الگوهای نهایی هستند یا خیر؟! ”

وی افزود : “ما باید مشاهدات دقیق تری داشته باشیم تا مطمئن شویم که سلولهای پلاکودی به سلولهای کرست عصبی تغییر نمی کنند ، و برعکس . این کار به ما اطلاعاتی در مورد چگونگی ثبیت شدن نوع سلول و سرنوشت به الگوی نهایی می دهد . این کار شاید تا روز ۶ ام یا ۷ ام زمان ببرد .

مطالعات آینده درک بهتری از نحوه کارکرد الگوهای سیگنالینگ و همچنین توسعه ی لایه زایا به ما می دهد. ”

وی ادامه داد : ” تاكنون ، مطالعات مربوط به سلولهای بنیادی انسان که به سلولهای اکتودرمی تمایز می یابند ، عموما به این شکل بودند که همه ی سلول ها فقط به نوع خاصی از سلول ها تمایز یابند. به عنوان مثال ، تحقیقاتی پیرامون تولید محیط کشتی مملوء از نورون ها . ”

دکتر  Warmflash گفت : ” ما به یک سؤال متفاوت علاقه مندیم : چگونه سلولها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند تا الگوهای سرنوشت سلولی متفاوتی را ایجاد کنند؟ سیستمی که ما توسعه دادیم این کار را خارج از جنین انجام می دهد و به ما این امکان را می دهد تا برای حل این سؤال تحقیقات را شروع کنیم . ”

“تصویری از آزمایشگاه Warmflash”

تصاویر تولید شده توسط دانشمندان rice ، تغییرات سرنوشت اکتودرمی را به عنوان نتیجه کنترل مدت زمان ترشح و سیگنالینگ Wntرا نشان می دهد . مهار wntقبل یا در زمان ترشح . رفتار  BMP4 (ستون سمت چپ) به کلنی ها دستور ساخت الگوهای شعاعی عصبی (سبز-آبی) لایه اکتودرم (صورتی) و سرنوشت پلاکودی (قرمز) میدهد ، در ضمن اجازه ترشح ثانویه Wnt  به کلنی ها (ستون سمت راست) دستور می دهد تا با هزینه سرنوشت جفت ، حلقه ای از کرست عصبی (زرد) تشکیل دهند.

منبع:https://www.stemcellsportal.com

همچنین ببینید

پچ سلولهای بنیادی چاپ سه بعدی شده به قلب شکسته کمک می کند!

تیمی از محققان مهندسی زیست پزشکی، با نظارت دانشگاه Minnesota، یک پچ(قطعه) چرخشی با چاپ …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.