استفاده از ارگانوئید برای آزمایش روی بیماری کبد چرب

دو ارگانوئید (organ chip) برای پاسخ به سوالات کبد چرب ساخته شده است.

به گزارش سیناپرس همدان، تراشه جدیدی که انواع سلول های مختلف را در محفظه های کوچک و به هم پیوسته نگه می دارد، می تواند به دانشمندان اجازه دهد تا تعاملات فیزیولوژیکی و بیماری ها بین اندام ها را بهتر درک کنند. پلتفرم یکپارچه روده-کبد روی یک تراشه (iGLC) توسط دانشمندان مؤسسه علوم یکپارچه سلولی مواد (iCeMS) دانشگاه کیوتو برای بهبود درک بیماری کبد چرب غیر الکلی (NAFLD) طراحی شده است. محققان به همراه همکارانشان در ژاپن یافته های خود را در مجله Communications Biology منتشر کردند.

Ken-ichiro Kamei، مهندس زیستی iCeMS که رهبری این مطالعه را بر عهده داشت، توضیح می دهد: NAFLD درصد قابل توجهی از جمعیت را تحت نظر قرار می دهد، اما هیچ درمان مؤثری ایجاد نشده است. این به این دلیل است که NAFLD یک وضعیت پیچیده است که شامل طیف وسیعی از فعل و انفعالات درون و بین روده و کبد است که به عنوان محور روده-کبد شناخته می شود. مدل‌سازی این فعل و انفعالات با استفاده از حیواناتی مانند موش، به دلیل تفاوت‌های فراوان بین گونه‌ها، بسیار دشوار است.

NAFLD شامل تجمع چربی در داخل کبد است که می تواند شدید شود. در حال حاضر تنها راه درمان موارد شدید پیوند کبد است. دانشمندان برای مطالعه این وضعیت به رویکردهای بهتری نیاز دارند تا بتوانند گزینه های بهبود یافته برای درمان را کشف کنند.

این اولین باری نیست که دانشمندان پلتفرم‌های ارگان روی تراشه را توسعه می‌دهند، و همچنین این اولین پلتفرم روده‌ای نیست، اما دستگاه‌های قبلی ناقص بودند. پلتفرمی که توسط Kamei و همکارانش توسعه داده شده است، با تلاش‌های قبلی بر برخی مشکلات غلبه کرده است، اما نه به همه آن ها.

دانشمندان پلت فرم iGLC خود را با قرار دادن سلول های یک رده سلولی سرطان کبد و از یک رده سلولی سرطان روده در اتاقک های جداگانه آزمایش کردند. محفظه ها توسط کانال های سیال ریز با دریچه هایی با موقعیت استراتژیک که می توانند باز و بسته شوند به هم متصل می شوند. این پلت فرم همچنین دارای یک پمپ برای ایجاد فشار مایع بین محفظه ها است. آنها به یک محیط مایع اجازه می دهند از هر دو اتاق عبور کند در حالی که سلول ها را جدا نگه می دارند و گردش خون بین روده و کبد را در بدن انسان تقلید می کنند. همچنین به دانشمندان اجازه می دهد تا مواد جدیدی را به عنوان مثال اسیدهای چرب آزاد وارد پلتفرم کنند تا تأثیر آنها را بر روی دو ارگان در حال تعامل آزمایش کنند.

نکته مهم این است که این پلت فرم از یک ماده سیلیکونی به نام پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) ساخته شده است که با دو ماده دیگر پوشانده شده است: یکی که مانع از جذب مولکول های چربی در تراشه می شود که می تواند بر آزمایش ها تأثیر بگذارد و دیگری که رشد سلولی را افزایش می دهد.

تغییرات قابل توجهی در بیان ژن در سلول‌های روده و کبدی که در پلتفرم iGLC کشت شده‌اند، در مقایسه با سلول‌های مشابهی که به تنهایی کشت شده‌اند، مشاهده شد. دانشمندان همچنین تغییرات خاصی را که در زمان انتشار اسیدهای چرب آزاد به مدت یک یا هفت روز در سلول ها اتفاق افتاد را ثبت کردند. یک روز مصرف اسیدهای چرب آزاد منجر به شروع آسیب DNA در داخل سلول شد. هفت روز گردش اسیدهای چرب آزاد منجر به تجمع آنها در سلول ها شد تا جایی که آسیب DNA منجر به مرگ سلولی شد، مشابه موارد شدید NAFLD.

این پلتفرم تأثیر میکروب های روده یا سایر عوامل بر محور روده-کبد را در نظر نمی گیرد. در این آزمایش‌ها از رده‌های سلولی سرطانی نیز استفاده شد که نشان‌دهنده تنوع یا عملکرد کامل سلول‌ها در بافت زنده انسان نیست، اما این پلتفرم یک گام مهم به جلو است.

یوشیکازو هیرای، محقق مهندسی مکانیک iCeMS، نویسنده مسئول این مطالعه، می‌گوید: ما قصد داریم از ارگانوئیدهای کبد و روده مشتق‌شده از سلول‌های بنیادی انسانی استفاده کنیم تا بتوانیم NAFLD را تحت شرایط دقیق کنترل‌شده‌ای که بیشتر از بافت‌های فیزیولوژیکی بیماران تقلید می‌کند، بررسی کنیم.

منبع: ژورنال Communications Biology

مترجم: سید سپهر ارومیهء