دانشمندان GPS جنین انسان را برای اولین بار ایجاد کردند برای کشف اسرار توسعه ستون فقرات
برای اولین بار، دانشمندان در مؤسسه فرانسیس کریک با موفقیت مدل‌های سلول بنیادی انسانی را توسعه دادند که شامل نوتوکورد عملکردی است—ویژگی مهمی در توسعه جنینی که مسئول هدایت تشکیل ستون فقرات و سیستم عصبی است.
این پیشرفت دیدگاه جدیدی به مراحل اولیه توسعه انسانی و منشأ اختلالات نخاعی و عصبی ارائه می‌دهد.
جیمز بریسکو، نویسنده ارشد مطالعه، گفت: «نوتوکورد به‌عنوان GPS برای جنین در حال توسعه عمل می‌کند، که به تثبیت محور اصلی بدن و هدایت تشکیل ستون فقرات و سیستم عصبی کمک می‌کند.»
«تا کنون، ایجاد این بافت حیاتی در آزمایشگاه سخت بوده است، که توانایی ما برای مطالعه توسعه انسانی و اختلالات را محدود می‌کرد. اکنون که مدلی ایجاد کرده‌ایم که کار می‌کند، این درهایی برای مطالعه شرایط توسعه‌ای که تا الان در تاریکی بوده‌اند، باز می‌کند.»
طرحی از طبیعت
برای ایجاد نوتوکورد در آزمایشگاه، پژوهشگران ابتدا جنین‌های مرغ را برای ایجاد نقشه‌ای از چگونگی تشکیل طبیعی این بافت مطالعه کردند. با مقایسه این یافته‌ها با داده‌های موجود از جنین‌های موش و میمون، زمان‌بندی دقیق و سیگنال‌های مولکولی مرتبط با توسعه نوتوکورد را شناسایی کردند.
با استفاده از این طرح، تیم ترتیب سیگنال‌های شیمیایی را برای تشکیل بافت نوتوکورد از سلول‌های بنیادی انسانی طراحی کردند. نتیجه یک ساختار کوچک «مانند تنه» به طول تقریباً ۱-۲ میلی‌متر بود که شامل بافت عصبی در حال توسعه و سلول‌های بنیادی استخوان است.
این بافت‌ها به‌گونه‌ای سازمان یافته بودند که توسعه اولیه جنین انسانی را تقلید می‌کرد، نشان‌دهنده اینکه نوتوکورد با موفقیت سلول‌ها را به تمایز و قرار دادن صحیح هدایت کرد.
ادغام موفق نوتوکورد عملکردی در مدل‌های آزمایشگاهی ابزاری قدرتمند برای مطالعه توسعه انسانی و اختلالات مرتبط با آن ارائه می‌دهد. دانشمندان باور دارند که این کار می‌تواند اطلاعاتی درباره علل نقص‌های تولدی مؤثر بر ستون فقرات و نخاع ارائه دهد. این همچنین می‌تواند بینش‌های ارزشمندی به شرایطی مانند دژنراسیون دیسک بین‌مهره‌ای دهد، که اغلب منجر به درد مزمن کمر می‌شود.
دقت در «دستور العمل» سلولی
تیاگو ریتو، نویسنده اصلی مطالعه ، فرایند ایجاد نوتوکورد را به بهبود دستورالعملی تشبیه کرد:
«یافتن سیگنال‌های شیمیایی دقیق برای تولید نوتوکورد مانند یافتن دستورالعمل صحیح بود. تلاش‌های قبلی برای رشد نوتوکورد در آزمایشگاه ممکن است به دلیل درک نکردن زمان‌بندی مورد نیاز برای افزودن مواد شکست خورده باشد.
ریتوی همچنین به عملکرد نوتوکورد آزمایشگاهی اشاره کرد، که توانایی ارسال سیگنال‌های شیمیایی برای سازماندهی بافت‌های اطراف را همان‌طور که در جنین طبیعی انجام می‌دهد دارا است.
این موفقیت نه تنها دستاوردی فنی شده بلکه نیز پایه‌ای برای درک عمیق‌تر از توسعه اولیه انسانی است. توانایی مدل‌سازی نوتوکورد در درون شیشه به محققان یک بستری برای کاوش مکانیزم‌های زیربنایی نقص‌های توسعه‌ای ارائه می‌دهد، که راه را برای مداخلات درمانی ممکن هموار می‌کند.
با کشف اسرار این "GPS جنینی"، این مطالعه پیشرفتی قابل توجه در زیست‌شناسی توسعه‌ای و پزشکی بازساختی است.
این مطالعه در نیچر منتشر شده است.
