فراتر از نورون ها: مدلی جدید برای مطالعه التهاب مغز انسان _اخبار روانشناسی جزیره ذهن

مغز معمولاً به صورت شبکه پیچیده ای از نورون ها که پیام ها را ارسال و دریافت می کنند به تصویر کشیده می شود. اما نورون ها فقط نیمی از مغز انسان را تشکیل می دهند. نیمی دیگر – تقریباً 85 میلیارد سلول – سلول های غیر عصبی هستند که گلیا نامیده می شوند. شایع ترین نوع سلول های گلیال آستروسیت ها هستند که برای حمایت از سلامت و فعالیت نورون ها مهم هستند. با وجود این، اکثر مدل‌های آزمایشگاهی موجود از مغز انسان نمی‌توانند آستروسیت‌ها را در سطوح کافی یا اصلاً شامل شوند، که کاربرد مدل‌ها را برای مطالعه سلامت و بیماری مغز محدود می‌کند.

اکنون، دانشمندان سالک یک مدل ارگانوئیدی جدید از مغز انسان ایجاد کرده‌اند – مجموعه‌ای سه بعدی از سلول‌هایی که ویژگی‌های بافت‌های انسانی را تقلید می‌کنند – که حاوی آستروسیت‌های بالغ و عملکردی است. با استفاده از این مدل غنی از آستروسیت، محققان قادر خواهند بود التهاب و استرس در پیری و بیماری‌هایی مانند آلزایمر را با وضوح و عمق بیشتری نسبت به قبل مطالعه کنند. در حال حاضر، محققان از این مدل برای نشان دادن رابطه بین اختلال عملکرد آستروسیت و التهاب، و همچنین یک هدف بالقوه قابل دارو برای برهم زدن این رابطه استفاده کرده اند.

یافته ها در منتشر شد بیوتکنولوژی طبیعت در 28 فوریه 2024.

استاد روستی گیج، نویسنده ارشد و استاد وی و جان آدلر، رئیس پژوهش در مورد بیماری‌های عصبی مرتبط با سن در سالک، می‌گوید: «آستروسیت‌ها فراوان‌ترین نوع سلول‌های گلیال در مغز هستند، اما در مدل‌های ارگانوئیدی مغز کمتر نشان داده شده‌اند. . مدل ما این کمبود را برطرف می‌کند و یک ارگانوئید مغز انسان غنی‌شده با گلیال را ارائه می‌کند که می‌تواند برای کشف بسیاری از راه‌های ضروری آستروسیت‌ها برای عملکرد مغز و نحوه واکنش آنها به استرس و التهاب در شرایط مختلف عصبی استفاده شود.

در 10 سال گذشته، ارگانوئیدها به عنوان ابزاری رایج برای پر کردن شکاف بین مطالعات سلولی و انسانی ظاهر شده‌اند. ارگانوئیدها می توانند رشد انسان و تولید اندام را بهتر از سایر سیستم های آزمایشگاهی تقلید کنند، و به محققان این امکان را می دهد تا چگونگی تأثیر داروها یا بیماری ها بر سلول های انسانی را در یک محیط واقعی تر مطالعه کنند. ارگانوئیدهای مغزی معمولاً در ظروف کشت رشد می کنند، اما ظرفیت محدود آنها برای تولید موثر سلول های مغزی خاص مانند آستروسیت ها همچنان مشکل ساز است.

آستروسیت ها از طریق همان مسیر نورون ها رشد می کنند، ابتدا به عنوان یک سلول بنیادی عصبی شروع می شوند تا زمانی که یک سوئیچ مولکولی برمی گردد و سرنوشت سلول را از نورون به آستروسیت تبدیل می کند. برای ایجاد یک ارگانوئید مغزی با جمعیت آستروسیت فراوان، این تیم به دنبال راهی برای فعال کردن این تغییر بودند.

برای انجام این کار، محققان ترکیبات گلیوژنیک خاصی را به ارگانوئید تحویل دادند تا ببینند آیا آنها تشکیل آستروسیت را تقویت می کنند یا خیر. سپس تیم آزمایش‌هایی را آغاز کرد تا ببیند آیا آستروسیت‌ها رشد کرده‌اند و اگر رشد کرده‌اند، چه تعداد و تا چه اندازه بالغ شده‌اند.

ارگانوئیدهای مغزی که در یک ظرف کشت می‌شوند هنوز فاقد ریزمحیط و آرایش ساختاری عصبی مغز انسان هستند. برای ایجاد محیطی شبیه به مغز انسان، محققان این ارگانوئیدها را به مدل‌های موش پیوند زدند و به آن‌ها اجازه دادند در طی چند ماه توسعه بیشتری پیدا کنند.

لی ژانگ، محقق سابق فوق دکترا در آزمایشگاه Gage، می گوید: «مدل ارگانوئید پیوندی ما نسبت به مدل های قدیمی تر، جمعیت آستروسیت های پیچیده و متمایزتری تولید کرد. «آنچه واقعاً هیجان‌انگیز بود این است که ما مشاهده کردیم سفارش در ارگانوئیدها تقلید سازمان‌دهی گروه‌های سلولی عملکردی در مغز انسان در محیط آزمایشگاهی بسیار دشوار است، اما این آستروسیت‌ها در مدل ارگانوئید ما دقیقاً این کار را انجام می‌دهند.

پس از مشاهده رشد و بلوغ زیرگروه آستروسیت در ارگانوئیدهای پیوندی، هدف محققان بررسی نقش آستروسیت ها در فرآیند التهاب عصبی بود. پیری و بیماری‌های عصبی مرتبط با افزایش سن، پیوندهای محکمی با سیستم ایمنی و التهاب دارند، و اینکه آیا آستروسیت‌ها نیز در این رابطه دخیل هستند، مدت‌ها سوال دانشمندان علوم اعصاب بوده است.

برای آزمایش این موضوع، محققان یک ترکیب پیش‌التهابی را به ارگانوئیدهای پیوندی وارد کردند و دریافتند که یک زیرگروه از آستروسیت‌ها فعال شده و مسیرهای پیش‌التهابی بیشتری را ارتقا می‌دهند. علاوه بر این، آنها دریافتند که مولکولی به نام CD38 در میانجیگری استرس متابولیک و انرژی در آن آستروسیت‌های فعال بسیار مهم است. گیج می‌گوید دانستن سیگنال‌دهی CD38 این نقش مهم را نشان می‌دهد که مهارکننده‌های CD38 ممکن است بتوانند التهاب عصبی و استرس‌های مربوط به آن ناشی از این آستروسیت‌های فعال را کاهش دهند.

میان وانگ، محقق فوق دکتری، می گوید: “ما یک مدل مغز انسان برای تحقیقات ایجاد کرده ایم که بیش از هر زمان دیگری شبیه به همتای واقعی خود است — این مدل دارای تمام زیر کلاس های اصلی آستروسیت است که در قشر انسان یافت می شود.” در آزمایشگاه گیج با این مدل، ما قبلاً پیوندی بین التهاب و اختلال عملکرد آستروسیت پیدا کرده‌ایم و در این فرآیند، CD38 را به‌عنوان یک هدف بالقوه قابل دارو برای مختل کردن این پیوند آشکار کردیم.

یافته‌های آن‌ها مبتنی بر مدل دیگری است که اخیراً در آزمایشگاه توسعه یافته است که دارای یک نوع سلول گلیال متفاوت به نام میکروگلیا است. در حالی که این مدل غنی از آستروسیت پیشرفته‌ترین مدلی است که تاکنون انجام شده است، این تیم در حال حاضر به دنبال بهبود و گسترش مدل ارگانوئیدی خود با ترکیب انواع سلول‌های مغزی اضافی و ترویج بلوغ بیشتر سلولی است. در عین حال، آنها قصد دارند از مدل پیچیده برای بررسی عملکرد و اختلال عملکرد مغز با جزئیات جدید استفاده کنند، با این امید که یافته های آنها به مداخلات و درمان های جدید برای بیماری های عصبی مانند بیماری آلزایمر منجر شود.

نویسندگان دیگر عبارتند از سامی وایزر نواک، جینگتینگ یو، ایرینا گالینا، لین خو، کریستینا لیم، سارا فرناندز، ماکسیم شوخیرف، آوریل ویلیامز، مونیشا ساکسنا، شاشانک کوراپاتی، سارا پاریلاک، کریستین کوینترو، السا مولینا، و لئوناردو آندراد از سالک. و اوری مانور که در زمان مطالعه استاد پژوهشی سالک بود.

این کار توسط انجمن قلب آمریکا، کمک مالی گروه مرزی پل جی آلن (#19PABHI34610000)، بنیاد JPB، آنت سی مرل اسمیت، لین و ادوارد استریم، بنیاد راه شیری، صندوق خانواده ری و داگمار دالبی حمایت شد. ، مؤسسه ملی بهداشت (R37 AG072502-03، P30 AG062429-05، P30 AG068635-04، R01 AG070154-04، AG056306-07، P01 AG051449-07، P01 AG051449-08، N301 AG051449-08، N301، AG051449-08، N301، AG051449-08، N301، AG051449-08، N301، AG051449-08، N301، AG051449-08، N300، AG051449-08، N300، AG051449-08، N300، AG051449-08، N3000، AG051449-08، N3000، R01 موسسه ملی چشم) NGS Core Facility، GT3 Core Facility، Razavi Newman Integrative Genomics and Bioinformatics Core Facility، Chapman Foundation، Waitt Foundation، Brain & Behavior Research Foundation NARSAD Young Investigator Grant، و جایزه پژوهشگر پسا دکتری صندوق پایونیر.

https://www.sciencedaily.com/releases/2024/02/240228115347.htm

ممکنه براتون جالب باشه که...

پست های محبوب

دیدگاهتان را بنویسید