كشت ریه های مصنوعی كوچك جهت بررسی كروناویروس

كشت ریه های مصنوعی كوچك جهت بررسی كروناویروس

ریه های كوچك مصنوعی كه بوسیله سلول های بنیادی بزرگسالان در آزمایشگاه رشد داده شده اند، به دانشمندان امكان داده است تا دریابند چگونه كروناویروس، ریه ها را آلوده می كنند.


به گزارش گوپا به نقل از ایسنا و به نقل از دیلی میل، بتازگی پژوهشگران "دانشگاه دوک" و "دانشگاه کمبریج" در دو مطالعه مستقل و جداگانه جهت بررسی شیوع کووید-۱۹، ریه های مصنوعی تولید کردند.
این ریه های مصنوعی کوچک همانند ریه های طبیعی دارای کیسه های هوای کوچکی هستند که هنگام تنفس اکسیژن را به درون خود می کشند و این ناحیه مکانی مهم در ریه است که ویروس به آن لطمه جدی وارد میکند.
آزمایش شیوع کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ بر روی این ریه ها به پژوهشگران این امکان را می دهد که داروهای بالقوه را آزمایش نمایند و درک بهتری از دلیل ابتلای برخی افراد به نوع مزمن این بیماری نسبت به دیگران داشته باشند.
در هر دو مطالعه، مدلهای سه بعدی ریه که از سلول های بنیادی رشد یافته اند در هنگام حمله کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲، سلول های حفره ای(alveolar cells) که عمیق ترین قسمت از ریه ها است را ترمیم می کنند.
تا به امروز در سراسر جهان بیش از ۴۰ میلیون فرد به این بیماری مبتلا شده اند و تقریباً ۱.۱۳ میلیون فرد نیز در اثر مبتلاشدن به این بیماری در گذشته اند.
به گفته پژوهشگران دانشگاه کمبریج، بافت های اصلی که توسط کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ خصوصاً در بیمارانی که به ذات الریه مبتلا می شوند، مورد هدف قرار می گیرند، سلولهای حفره ای هستند.
کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ سلولهای حفره ای را از بافت اهدایی استخراج کرده و مجدداً این سلول ها را برنامه ریزی می کنند و آنها را به سلول بنیادی اولیه تبدیل و مجبور میکنند تا درون ساختارهای سه بعدی حفره ای خودسازمان دهنده که از رفتار اصلی بافت ریه تقلید می کنند، رشد کنند.
دکتر "جو هیون لی" (Joo-Hyeon Lee) یکی از نویسندگان ارشد مقاله دانشگاه کمبریج اظهار داشت: عجیب است اما ما هنوز هم درباره چگونگی آلودگی ریه ها توسط کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ و ایجاد بیماری اطلاعات کمی داریم.
رویکرد ما این امکان را به ما داده است که بتوانیم مدلهای سه بعدی از بافت اصلی ریه را در آزمایشگاه پرورش دهیم و بررسی نماییم هنگامیکه آنها آلوده می شوند دقیقا چه اتفاقی می افتد.
محققان دانشگاه دوک نیز رویکرد مشابهی را در پیش گرفتند. این تیم به سرپرستی "پوروشوتاما رائو تاتا" (Purushothama Rao Tata) زیست شناس سلولی دانشگاه دوک، اظهار داشتند که مدل آنها اجازه می دهد تا همزمان صدها آزمایش برای غربالگری و بررسی داروهای جدید انجام دهند.
تاتا اظهار داشت: این یک سیستم همه کاره است که به ما امکان می دهد نه فقط کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲، بلکه هر ویروس تنفسی همچون آنفلوآنزا که این سلول ها را مورد هدف قرار می دهد، مطالعه نماییم.
محققان هر دو تیم ریه های به وجود آمده را به سویه ای از کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ آلوده کردند تا درک بهتری از نحوه انتشار ویروس و اتفاقات رخ داده در سلول های ریه در پاسخ به بیماری داشته باشند. پژوهشگران کمبریج با محققانی از کره جنوبی همکاری کردند تا نمونه ای از ویروس بدن بیماری که در ژانویه بعد از سفر به ووهان آلوده شده بود را گرفته و مورد بررسی قرار دهند.
آنها با بهره گیری از تلفیقی از تصویربرداری فلورسانس و تجزیه و تحلیل ژنتیکی تک سلولی، قادر به بررسی نحوه واکنش سلول ها به ویروس شدند. وقتی مدلهای سه بعدی در معرض کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ قرار گرفتند، ویروس سریعا آغاز به تکثیر کرد و تنها شش ساعت بعد از آلودگی، عفونت به تمام سلول ها رسید.
محققان دانشگاه کمبریج گفتند که تکثیر، ویروس را قادر به گسترش در سراسر بدن می سازد و سلول ها و بافت های دیگر را آلوده می کند. تقریباً در همان زمان، سلول ها آغاز به تولید اینترفرون ها می کنند و به آنها می گویند دفاع خودرا فعال کنند. اینترفرونها پروتئین هایی هستند که بعنوان سیگنال های هشدار دهنده به سلول های مجاور عمل می کنند. بعد از ۴۸ ساعت، اینترفرون ها موجب ایجاد پاسخ ایمنی ذاتی - نخستین خط دفاعی آن - شدند و سلول ها آغاز به مقابله با عفونت کردند. شصت ساعت بعد از عفونت، زیرمجموعه ای از سلول های حفره ای آغاز به از هم پاشیدن کردند که این عمل منجر به مرگ سلول و لطمه به بافت ریه شد.
اگرچه پژوهشگران طی سه روز بعد از عفونت تغییرات سلول های ریه را مشاهده نمودند، علایم بالینی کووید-۱۹ به ندرت به این سرعت رخ می دهد و گاهی اوقات ممکنست بروز این علایم بیش از ۱۰ روز طول بکشد. پژوهشگران می گویند دلیلهای مختلفی برای این امر وجود دارد. ممکنست چندین روز طول بکشد تا ویروس به دستگاه تنفسی فوقانی نفوذ کند و سپس به سلول های حفره ای برسد.
دکتر لی در ادامه اضافه کرد: ما امیدواریم که بتوانیم از تکنیک جدیدمان برای پرورش مدلهای سه بعدی از سلول های بیمارانی همانند سالمندان و افرادی که دارای مشکلات ریوی هستند استفاده نمائیم و بفهمیم چه بر سر بافت آنها آمده است.
محققان دانشگاه دوک نیز از مدل سه بعدی ریه خود در کنار سایر تکنیک ها برای درک بهتر کووید-۱۹ استفاده کردند.
همانند پژوهشگران کمبریج، پژوهشگران دانشگاه دوک نیز دریافتند که هنگام آلوده شدن سلول ها به این ویروس، این ارگانوئیدها یک واکنش التهابی را با واسطه اینترفرون ها آغاز می کنند. پژوهشگران همین طور شاهد طوفان سیتوکین مولکول های ایمنی ریه در پاسخ به ویروس بودند.
تاتاگفت: تصور می شد طوفان سیتوکین به سبب هجوم زیاد سلول های ایمنی اتفاق افتاده است اما دیدیم این اتفاق در خود سلول های بنیادی ریه رخ می دهد.
محققان دوک همین طور الگوی فعالیت ژن را در میان این ریه های کوچک و نمونه های شش بیمار مبتلا به نوع وخیم کووید-۱۹ مقایسه کردند.
تاتاگفت: ما تا حالا فقط با بررسی کالبدشکافی ها قادر به مشاهده این مسئله بودیم اما حالا ما راهی برای کشف نحوه انرژی دادن به سلول ها برای مبارزه با این ویروس کشنده داریم.
"رالف باریک"، یکی از نویسندگان مقاله دوک، اظهار داشت که او برای درک بهتر سویه جدید کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲به نام D۶۱۴G (که به نسخه غالب ویروس تبدیل گشته است) از مینی ریه ها بهره برده است. این سویه که در ایتالیا پدید آمده است، دارای پروتئین میخ مانندی است که موجب آلودگی بیشتر آن می شود. مقالات دانشگاه کمبریج و دانشگاه دوک در مجله " Cell Stem Cells "منتشر شده است.



1399/08/04
17:41:39
5.0 / 5
359
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۳ بعلاوه ۵
گوپا