کنترل ارگانوئیدها به کمک نور

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، ارگانوئیدها کشت های سلولی سه بعدی هستند که نقش کلیدی در تحقیقات پزشکی و بالینی دارند. این به لطف توانایی آنها در تکثیر ساختارهای بافتی و عملکرد اندام در ظرف پتری است. دانشمندان می توانند از ارگانوئیدها برای درک چگونگی بروز بیماری ها، چگونگی رشد اندام ها و نحوه عملکرد داروها استفاده کنند.

فن آوری های تک سلولی به محققان اجازه می دهد تا سطح مولکولی سلول ها را بررسی کنند. با رونویسی فضایی، آنها می توانند مشاهده کنند که کدام ژن در ارگانوئیدها در طول زمان فعال و در کجا قرار دارند.

اندام های مینیاتوری معمولاً از سلول های بنیادی مشتق می شوند. اینها سلول هایی هستند که اصلاً تمایز نیافته اند یا فقط به میزان اندکی تمایز پیدا کرده اند. آنها می توانند به هر نوع سلولی مانند سلول های قلب یا کلیه، سلول های ماهیچه ای یا نورون تبدیل شوند. برای تمایز سلول های بنیادی، دانشمندان آنها را با فاکتورهای رشد تغذیه کرده و آنها را در محلول غذایی قرار می دهند.

در اپتوژنتیک، (حسگرهای نور) طبیعی یا مصنوعی در سلول ها قرار می گیرند. اگر نور به سنسورها برسد، بسته به نحوه برنامه ریزی، ژن ها را در سلول ها فعال یا مسدود می کنند.

لگنینی این حسگرهای نوری را در سلول های پیش ساز عصبی مشتق از سلول های بنیادی نصب کرد که با هم ترکیب می شوند و ارگانوئیدهای عصبی را تشکیل می دهند. او روی این موضوع با تیم پلتفرم فناوری ارگانوئید به رهبری دکتر آگنیسکا ریباک ولف و با آزمایشگاه سیستم های بیولوژی تمایز بافت عصبی به رهبری دکتر رابرت پاتریک زینزن کار کرد.

محققان می خواستند دریابند که چگونه سیستم عصبی در جنین انسان رشد می کند. مولکول هایی که به عنوان مورفوژن شناخته می شوند، نقش کلیدی در این فرآیند دارند. آنها به اجداد عصبی سیگنال می دهند که آیا آنها باید به نورونی تبدیل شوند که برای مثال در قسمت جلوی مغز یا قسمت پشتی نخاع عمل می کنند. ترکیب این مولکول ها الگوهای معمولی از بیان ژن را در طول توسعه ایجاد می کند.

محققان از نور برای فعال کردن مورفوژنی به نام Sonic Hedgehog استفاده کردند. تجزیه و تحلیل های تک سلولی بعدی آنها نشان داد که سلول ها با مرتب کردن خود در ارگانوئیدهای دارای الگوی کلیشه ای پاسخ دادند. محققان نور را به دو روش ایجاد کردند: با استفاده از یک میکروسکوپ لیزری یا یک دستگاه میکروآینه دیجیتال، که گروه راجوسکی با همکاری دکتر اندرو وولر توسعه دادند.

میکروسکوپ میکروآینه دارای تراشه ای است که چند صد هزار آینه کوچک را در خود جای می دهد. اینها را می توان طوری برنامه ریزی کرد که میکروسکوپ بتواند بر خلاف لیزر که فقط به یک نقطه برخورد می کند، الگوهای نور پیچیده ای را روی یک نمونه تولید کند.

لگنینی می گوید: روش ما به ما اجازه می دهد تا فرآیندهایی را که به بیان ژن در بافت مرتبط هستند، در پتری دیش با دقت بازتولید کنیم. در ماه مارس سال جاری، او شروع به راه اندازی گروه کاری خود در Human Technopole در میلان ایتالیا کرد. برنامه های او برای این گروه شامل بهبود وضوح مکانی و زمانی این فناوری و قابل استفاده کردن آن برای سایر ارگانوئیدها است.