تولید بافت و اندام با کمک چسب سلولی

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا سانفرانسیسکو (UCSF) مولکول‌هایی را مهندسی کرده‌اند که مانند یک چسب سلولی عمل می‌کنند و آن‌ها را قادر می‌سازد تا دقیقا نحوه پیوند سلول‌ها با یکدیگر را هدایت کنند.

بر اساس بیانیه مطبوعاتی این پژوهشگران، این مطالعه گام مهمی به سوی هدف بلندمدت پزشکی بازساختی برای ایجاد بافت‌ها و اندام‌های جدید است.

مولکول‌های چسبی به طور طبیعی در بدن وجود دارند و ده‌ها تریلیون سلول را در الگو‌های سازمان یافته در کنار هم نگه می‌دارند. آن‌ها شبکه‌های عصبی می‌سازند، ساختار‌ها را توسعه می‌دهند و سلول‌های ایمنی را به مناطق خاصی از بدن هدایت می‌کنند. این چسبندگی همچنین ارتباط سلولی را برای حفظ عملکرد بدن به عنوان یک مجموعه یکپارچه خودتنظیم‌کننده آسان‌تر می‌کند.

پروفسور وندل لیم، پژوهشگر برجسته فارماکولوژی سلولی و مولکولی و مدیر موسسه طراحی سلول UCSF می‌گوید: ما توانستیم سلول‌ها را به گونه‌ای مهندسی کنیم که به ما امکان می‌دهد کنترل کنیم با چه سلول‌هایی تعامل کنند و همچنین ماهیت آن تعامل را کنترل کنیم. این پژوهش، دریچه‌ای را به سوی ساختن ساختار‌های جدید مانند بافت‌ها و اندام‌ها باز می‌کند.

مهندسی سلول‌های بالغ جدید برای ایجاد اتصالات جدید

اندام‌ها و بافت‌های بدن در رحم تشکیل می‌شوند و در دوران کودکی به رشد خود ادامه می‌دهند. بسیاری از دستورالعمل‌های مولکولی که این فرآیند‌های تولیدی را کنترل می‌کنند تا زمانی که به بزرگسالی می‌رسیم، ناپدید می‌شوند و برخی از بافت‌ها مانند اعصاب، قادر به بهبودی پس از آسیب یا بیماری نیستند.

لیم قصد دارد با مهندسی سلول‌های بالغ جدید برای ایجاد اتصالات جدید بر این مشکل غلبه کند. با این حال، این کار به توانایی مهندسی نحوه تعامل سلول‌ها با یکدیگر نیاز دارد.

دکتر آدام استیونز از موسسه طراحی سلول UCSF می‌گوید: خواص یک بافت، مانند پوست شما تا حد زیادی با نحوه سازماندهی سلول‌های مختلف در آن تعیین می‌شود. ما در حال ابداع راه‌هایی برای کنترل این سازماندهی سلول‌ها هستیم که برای سنتز بافت‌ها با ویژگی‌هایی که می‌خواهیم داشته باشند، مهم است.

این که سلول‌های یک بافت چقدر محکم به هم متصل هستند، به میزان قابل توجهی به متمایز بودن آن کمک می‌کند. بسیاری از سلول‌ها در اندام‌های جامد مانند کبد یا ریه‌ها پیوند محکمی دارند. با این حال، در سیستم ایمنی، پیوند‌های ضعیف‌تر به سلول‌ها اجازه می‌دهد تا از شریان‌های خونی عبور کنند یا بین سلول‌های محکم پیوندشده پوست بخزند تا به یک پاتوژن یا ضایعه برسند.

پژوهشگران مولکول‌های چسبنده خود را در دو قسمت برای کنترل کیفیت پیوند سلولی طراحی کردند. بخشی از مولکول به عنوان یک گیرنده در خارج از سلول عمل می‌کند و انتخاب می‌کند که با کدام سلول‌ها تماس داشته باشد. استحکام یک پیوند توسط یک جزء دوم که درون سلول قرار دارد، تنظیم می‌شود. این دو بخش در یک روش ماژولار برای تولید انواع سلول‌های تخصصی که به روش‌های مختلف در طیفی از انواع سلول‌ها پیوند می‌خورند، قابل تعویض هستند.

کد چسبندگی مولکولی انعطاف‌پذیر

به گفته استیونز، این اکتشافات می‌توانند کاربرد‌های اضافی نیز داشته باشند. برای ساده‌تر کردن بررسی وضعیت‌های بیماری در بافت انسانی، پژوهشگران ممکن است به عنوان مثال، بافت‌هایی را برای مدل‌سازی وضعیت‌های بیماری ایجاد کنند.

مولکول‌های چسبنده سفارشی می‌توانند دانش کامل‌تری از چگونگی انتقال از گونه‌های تک سلولی به چند سلولی ارائه دهند. در واقع، چسبندگی سلولی یک نقطه عطف در تکامل پستانداران و سایر موجودات چند سلولی است.

استیونز می‌گوید: بسیار هیجان‌انگیز است که ما اکنون می‌توانیم در مورد چگونگی آغاز ساخت اندام‌ها و بافت‌های بدن در روند تکامل یاد بگیریم.

او افزود: پژوهش ما یک کد چسبندگی مولکولی انعطاف‌پذیر را نشان می‌دهد که تعیین می‌کند کدام سلول‌ها به چه روشی با هم برهم‌کنش خواهند داشت. اکنون که شروع به درک آن می‌کنیم، می‌توانیم از این کد برای هدایت نحوه جمع شدن سلول‌ها در بافت‌ها و اندام‌ها استفاده کنیم. این ابزار‌ها می‌توانند واقعاً متحول کننده باشند.

منبع: مجله "نیچر