پزشکی و سلامت ,علمی، پژوهشی و فناوری

دانشمندان از "دستور العمل مولکولی" برای پوست انسان رونمایی کردند

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : این تیم متشکل از محققان موسسه ولکام سانگر، دانشگاه نیوکاسل و همکارانشان، از توالی یابی تک سلولی و سایر تکنیک های ژنومیک برای ایجاد اطلس و کشف چگونگی تشکیل پوست انسان، از جمله فولیکول های مو، استفاده کردند. این یافته ها می تواند برای ایجاد فولیکول های جدید مو در پزشکی احیا کننده و پیوند پوست برای قربانیان سوختگی مورد استفاده قرار گیرد.

توسعه و کاربرد یک ارگانوئید پوست

در این مطالعه که اخیراً در Nature منتشر شده است ، این تیم همچنین یک "مینی اندام" از پوست را در ظرفی با قابلیت رشد مو ایجاد کردند. با استفاده از ارگانوئید، آنها نشان دادند که چگونه سلول های ایمنی نقش مهمی در ترمیم پوست بدون جای زخم دارند، که می تواند منجر به کاربردهای بالینی برای جلوگیری از ایجاد اسکار پس از جراحی یا بهبود بدون زخم پس از زخم شود.

به عنوان بخشی از اطلس سلول های انسانی، [1] که در حال نقشه برداری از انواع سلول های بدن انسان برای تغییر درک سلامت و بیماری است، محققان یک «دستورالعمل» مولکولی برای ساختن پوست و یک مدل ارگانوئیدی جدید برای مطالعه بیماری های مادرزادی پوست ارائه می کنند. .

پوست بزرگترین عضو بدن انسان است که به طور متوسط ​​دو متر مربع وسعت دارد. این یک سد محافظ ایجاد می کند، دمای بدن ما را تنظیم می کند و می تواند خود را بازسازی کند. پوست در محیط استریل رحم رشد می‌کند و تمام فولیکول‌های مو قبل از تولد تشکیل می‌شوند – چرخه فولیکول‌ها پس از تولد وجود دارد، اما فولیکول‌های جدیدی ساخته نمی‌شوند. قبل از تولد، پوست توانایی منحصر به فردی برای التیام بدون ایجاد اسکار دارد.

رشد پوست و تحقیقات ژنتیک

بررسی چگونگی رشد پوست انسان دشوار بوده است، زیرا مدل های حیوانی تفاوت های کلیدی دارند. به عنوان بخشی از اطلس سلول های انسانی، تیمی از محققان بر روی یادگیری نحوه ساخت پوست انسان متمرکز شده اند. درک چگونگی رشد پوست، جایی که سلول ها در مکان و زمان قرار دارند و نقش ژنتیک به آشکار شدن چگونگی ایجاد جهش های خاص باعث اختلالات مادرزادی پوست، مانند اختلالات تاول و پوسته پوسته شدن پوست می شود.

در این مطالعه جدید، محققان موسسه Wellcome Sanger، دانشگاه نیوکاسل و همکارانشان اولین اطلس تک سلولی و فضایی پوست قبل از تولد انسان را ایجاد کردند.

این تیم از نمونه‌هایی از بافت پوست قبل از تولد استفاده کردند، [2] که آن‌ها را تجزیه کردند تا سلول‌های منفرد را در حالت تعلیق و همچنین سلول‌های موجود در بافت را بررسی کنند. دانشمندان از توالی یابی تک سلولی پیشرفته و رونویسی فضایی [3] برای تجزیه و تحلیل سلول های فردی در فضا و زمان و تغییرات سلولی که رشد پوست و فولیکول مو را تنظیم می کند، استفاده کردند. آنها مراحلی را شرح دادند که چگونگی تشکیل فولیکول های موی انسان را مشخص می کند و تفاوت هایی را با فولیکول های موی موش شناسایی کردند.

پیشرفت در مدل های ارگانوئیدی پوست

محققان با استفاده از سلول‌های بنیادی بالغ، [4] همچنین یک اندام کوچک از پوست در ظرفی به نام ارگانوئید با قابلیت رشد مو ایجاد کردند. آنها ویژگی های مولکولی ارگانوئیدهای پوست را با پوست قبل از تولد مقایسه کردند و دریافتند که مدل ارگانوئیدی پوست شباهت بیشتری به پوست قبل از تولد نسبت به پوست بالغ دارد.

این تیم دریافتند که رگ های خونی در ارگانوئید پوست و همچنین پوست قبل از تولد تشکیل نشده است. با افزودن سلول‌های ایمنی موسوم به ماکروفاژها به ارگانوئید، آن‌ها دریافتند که ماکروفاژها باعث تشکیل رگ‌های خونی می‌شوند و تیم تصویربرداری سه بعدی را برای ارزیابی تشکیل رگ‌های خونی در بافت انجام داد.

نقش ماکروفاژها در رشد پوست

شناخته شده است که این سلول های ایمنی از پوست در برابر عفونت محافظت می کنند. با این حال، این اولین بار است که نشان داده شده است که ماکروفاژها با حمایت از رشد رگ های خونی، نقش کلیدی در شکل گیری پوست انسان در مراحل اولیه رشد دارند. این گزینه ای برای بهبود عروقی شدن سایر ارگانوئیدهای بافتی ارائه می دهد.

این تیم همچنین تفاوت‌ها را در انواع سلولی بین پوست قبل از تولد و پوست بزرگسالان مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. آنها نشان می دهند که چگونه ماکروفاژها نقش مهمی در ترمیم پوست بدون اسکار در پوست قبل از تولد دارند، که می تواند منجر به کاربردهای بالینی برای جلوگیری از ایجاد اسکار پس از جراحی یا زخم شود.

کاربردهای بالینی و تحقیقات آینده

در نتیجه این مطالعه، تیم یک "دستور العمل" مولکولی برای چگونگی ساخت پوست انسان و نحوه تشکیل فولیکول های مو ارائه می دهد. این بینش ها را می توان در ایجاد فولیکول های موی جدید برای پزشکی احیا کننده، مانند پیوند پوست برای قربانیان سوختگی یا کسانی که آلوپسی زخمی دارند، استفاده کرد.

اطلس پوست انسان قبل از تولد همچنین برای شناسایی سلول‌هایی که ژن‌ها فعال هستند یا بیان می‌شوند که باعث اختلالات مادرزادی مو و پوست می‌شوند، مانند اختلالات تاول‌زا و پوسته پوسته شدن پوست استفاده می‌شود. محققان دریافتند که ژن‌های دخیل در این اختلالات در پوست قبل از تولد بیان می‌شوند، به این معنی که منشأ آنها در رحم است. ارگانوئیدهای پوستی ایجاد شده در این مطالعه یک مدل جدید و دقیق برای مطالعه این بیماری ها ارائه می دهند.

ما با اطلس پوست انسان قبل از تولد، اولین «دستورالعمل» مولکولی را برای ساختن پوست انسان ارائه کرده‌ایم و نحوه تشکیل فولیکول‌های موی انسان قبل از تولد را کشف کرده‌ایم. دکتر النا وینهایم، نویسنده اول از موسسه ولکام سانگر، گفت: این بینش‌ها دارای پتانسیل بالینی شگفت‌انگیزی هستند و می‌توانند در پزشکی احیاکننده، هنگام ارائه پیوند پوست و مو، مانند قربانیان سوختگی یا کسانی که آلوپسی زخمی دارند، استفاده شوند.

دکتر Hudaa Gopee، نویسنده اول از دانشگاه نیوکاسل، گفت: "ما هیجان زده ایم که یک مدل ارگانوئیدی پوست ساخته ایم که مو را رشد می دهد. در این فرآیند، ما نقش مهم و جدید سلول های ایمنی را در ترویج رشد رگ های خونی در توسعه بافت پوست کشف کردیم که می تواند به بهبود سایر مدل های ارگانوئیدی کمک کند. به نظر می رسد این سلول های ایمنی، به نام ماکروفاژها، نقش کلیدی در ترمیم پوست بدون جای زخم در پوست قبل از تولد دارند. یافته‌های ما می‌تواند از پیشرفت‌های بالینی برای جلوگیری از ایجاد اسکار پس از جراحی خبر دهد.

پروفسور مزلیفه حنیفه، نویسنده ارشد و رئیس موقت ژنتیک سلولی در موسسه ولکام سانگر، گفت: "اطلس پوست انسان و مدل ارگانوئیدی ما قبل از تولد، ابزارهای رایگان در دسترس جامعه تحقیقاتی را برای مطالعه بیماری های پوستی مادرزادی و بررسی احتمالات پزشکی احیا کننده در اختیار جامعه تحقیقاتی قرار می دهد. ما در حال برداشتن گام‌های هیجان‌انگیزی به سمت ایجاد اطلس سلول‌های انسانی، درک مراحل بیولوژیکی نحوه ساخت انسان و بررسی مشکلاتی که در بیماری رخ می‌دهد، هستیم.

یادداشت ها

این مطالعه بخشی از Human Cell Atlas (HCA)، یک کنسرسیوم مشترک بین‌المللی است که در حال ایجاد نقشه‌های مرجع جامع از تمام سلول‌های انسانی - واحدهای اساسی زندگی - به عنوان مبنایی برای درک سلامت انسان و برای تشخیص، نظارت و درمان بیماری است. . HCA احتمالاً بر هر جنبه ای از زیست شناسی و پزشکی تأثیر می گذارد، اکتشافات و کاربردهای ترجمه را پیش می برد و در نهایت به عصر جدیدی از پزشکی دقیق منجر می شود. HCA در سال 2016 توسط دکتر سارا تیچمن، سپس در موسسه Wellcome Sanger (بریتانیا) و دکتر Aviv Regev، سپس در موسسه Broad MIT و هاروارد (ایالات متحده آمریکا) تأسیس شد . یک ابتکار واقعاً جهانی، اکنون بیش از 3500 عضو HCA از 101 کشور در سراسر جهان وجود دارد. https://www.humancellatlas.org
نمونه های بافت پوست قبل از تولد توسط Human Developmental Biology Resource (HDBR) و Cambridge Bio Resource ارائه شد.
رونویسی فضایی یک روش مولکولی است که فعالیت ژن را در یک نمونه بافت و مکان آن را نقشه برداری می کند. این به محققان اجازه می دهد تا بیان ژن را در سطح سلولی در نمونه های بافت دست نخورده اندازه گیری کنند.
ارگانوئید پوست با استفاده از سلول های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) از رده سلولی KOLF، تولید شده توسط Human Induced Pluripotent Stem Cell Initiative (HipSci) تولید شد. درباره HipSci اطلاعات بیشتری کسب کنید: