Neuroscience News logo for mobile.

تكشف عضيات الدماغ البشري كيف تنمو الخلايا الدبقية الصغيرة وتعمل

ملخص: طور الباحثون أعضاء دماغ بشرية تحتوي على الخلايا الدبقية الصغيرة ، الخلايا المناعية للدماغ. تسمح هذه العضيات للباحثين بدراسة كيفية نمو الخلايا الدبقية الصغيرة وعملها في بيئة أكثر واقعية من النماذج السابقة.

وجد الباحثون أن الخلايا الدبقية الصغيرة تتأثر بالبيئة التي تنمو فيها وتلعب دورًا في كل من التطور والمرض. قد تؤدي النتائج التي توصلوا إليها إلى علاجات جديدة للاضطرابات العصبية.

يسلط الضوء:

  • الخلايا الدبقية الصغيرة هي المسؤولة عن إزالة الحطام الخلوي ومسببات الأمراض ، كما أنها تلعب دورًا في الحماية العصبية.
  • وجد الباحثون أن الخلايا الدبقية الصغيرة للأشخاص الذين يعانون من اضطرابات طيف التوحد كانت أكثر تفاعلًا مع الضرر أو الدخلاء.
  • يأمل الباحثون أن تؤدي نتائجهم إلى علاجات جديدة للاضطرابات العصبية مثل اضطرابات طيف التوحد ومرض الزهايمر.

مصدر: معهد سالك

تقع عند تقاطع جهاز المناعة البشري والدماغ الخلايا الدبقية الصغيرة ، وهي خلايا مناعية دماغية متخصصة تلعب أدوارًا حاسمة في التطور والمرض. على الرغم من أن أهمية الخلايا الدبقية الصغيرة لا جدال فيها ، إلا أن نمذجة ودراستها ظلت مهمة صعبة.

على عكس بعض الخلايا البشرية التي يمكن دراستها خارج الجسم أو في نماذج غير بشرية ، يصعب دراسة الخلايا الدبقية الصغيرة البشرية عند إزالتها من بيئة تشبه الدماغ البشري.

للتغلب على هذه العقبة ، طور علماء Salk نموذجًا عضويًا ، وهو مجموعة ثلاثية الأبعاد من الخلايا تحاكي خصائص الأنسجة البشرية. يسمح هذا النموذج للباحثين بدراسة تطور ووظيفة الخلايا الدبقية الصغيرة البشرية لأول مرة في الأنسجة الحية ذات الأصل البشري.

بالإضافة إلى ذلك ، قام العلماء بفحص الخلايا الدبقية الصغيرة المشتقة من مرضى الأطفال الذين يعانون من اضطراب طيف التوحد الكلي الرأس (وهي حالة يكون فيها محيط رأس الرضيع أكبر بنسبة 97٪ من محيط الأطفال الآخرين) لتحديد ما إذا كانت بيئة الدماغ تؤثر على نمو الخلايا الدبقية الصغيرة الأكثر تفاعلية. .

نشرت النتائج في خلية في 11 مايو 2023 ، تم تسليط الضوء على أهمية التفاعل بين الخلايا المناعية والدماغ وتحسين فهم الأمراض التنكسية العصبية والنمائية ، مثل اضطرابات طيف التوحد ومرض الزهايمر.

“خارج بيئة الدماغ ، تفقد الخلايا الدبقية الصغيرة جميع الوظائف والمعنى تقريبًا” ، كما يقول المؤلف الرئيسي ورئيس VI وجون ألدر للأبحاث في الأمراض العصبية التنكسية المرتبطة بالعمر البروفيسور رستي غيج.

“لقد علمنا أنه إذا وجدنا طريقة لتكرار بيئة الدماغ البشري في عضو عضوي لدراسة الخلايا الدبقية الصغيرة البشرية ، فسنحصل أخيرًا على أداة لفحص كيفية تأثير الدماغ الحار والمريض على الخلايا الدبقية الصغيرة ، وعلى العكس من ذلك ، كيف تؤثر الصحة والمرض الخلايا الدبقية الصغيرة تؤثر على الدماغ.

ظهرت شبهات عضوية منذ حوالي 10 سنوات ، وأصبحت أداة شائعة لسد الفجوة بين الدراسات الخلوية والإنسانية. يمكن أن تحاكي الكائنات العضوية النمو البشري وتوليد الأعضاء بشكل أفضل من الأنظمة المختبرية الأخرى ، مما يسمح للباحثين بدراسة كيفية تأثير الأدوية أو الأمراض على الخلايا البشرية في بيئة أكثر واقعية.

عادةً ما تُزرع العضيات الدماغية في أطباق المزرعة ، لكن العضيات تكون محدودة بنيويًا ووظيفيًا بسبب نقص الأوعية الدموية ، وقصر مدة البقاء على قيد الحياة ، وعدم القدرة على الحفاظ على أنواع مختلفة من الخلايا (مثل الخلايا الدبقية الصغيرة).

يقول المؤلف الأول المشارك عابد منصور ، باحث سابق ما بعد الدكتوراه في Gage’s مختبر. والآن أستاذ مساعد في الجامعة العبرية في القدس.

“وهكذا ، يمكننا أخيرًا إنشاء عضوي دماغ بشري مع جميع الوظائف اللازمة لتنظيم نمو وسلوك ووظيفة الخلايا الدبقية الصغيرة البشرية.”

على عكس النماذج السابقة ، قام الباحثون بإنشاء عضو دماغ بشري مع الخلايا الدبقية الصغيرة و بيئة مشابهة للدماغ البشري ، والتي سمحت لهم في النهاية بفحص التأثيرات البيئية على الخلايا الدبقية الصغيرة خلال نمو الدماغ.

وجدوا أن بروتينًا مميزًا يسمى SALL1 ظهر في وقت مبكر من أحد عشر أسبوعًا من التطور وعمل على تأكيد هوية الدبقية الصغيرة وتعزيز الوظيفة الناضجة. بالإضافة إلى ذلك ، اكتشفوا أن العوامل الخاصة ببيئة الدماغ ، مثل البروتينات TMEM119 و P2RY12 ، كانت ضرورية لعمل الخلايا الدبقية الصغيرة.

يقول البروفيسور المشارك أكسل نيميرجان ، مؤلف آخر للدراسة: “إن إنشاء نموذج دماغ بشري يمكنه بشكل فعال تكرار بيئة الدماغ البشري أمر مثير للغاية”.

“باستخدام هذا النموذج ، يمكننا أخيرًا دراسة كيفية عمل الخلايا الدبقية الصغيرة البشرية في بيئة الدماغ البشري.”

عندما تعلم الفريق المزيد عن الخلايا الدبقية الصغيرة ، أصبحت أهمية العلاقة بين بيئة الدماغ والخلايا الدبقية الصغيرة واضحة ، خاصة في سيناريوهات المرض.

سبق للمختبر فحص الخلايا العصبية المستمدة من الأشخاص الذين يعانون من اضطرابات طيف التوحد ووجدوا أن الخلايا العصبية الخاصة بهم تنمو بشكل أسرع ولها فروع أكثر تعقيدًا من نظيراتها العصبية.

مع النموذج العضوي الجديد ، يمكن للفريق أن يسأل عما إذا كانت هذه الاختلافات العصبية تغير بيئة الدماغ وتؤثر على نمو الخلايا الدبقية الصغيرة.

للقيام بذلك ، قارنوا الخلايا الدبقية المكروية المأخوذة من عينات الجلد من ثلاثة أشخاص يعانون من اضطراب طيف التوحد الكلي الرأس مع ثلاثة أشخاص مصابين بالنمط العصبي.

وجد الباحثون أن الأشخاص في طيف التوحد لديهم الاختلافات العصبية التي لاحظها الفريق سابقًا ، وأن الخلايا الدبقية الصغيرة تأثرت بهذه الاختلافات في بيئة نموهم.

بسبب هذا التغيير البيئي المعتمد على الخلايا العصبية ، أصبحت الخلايا الدبقية الصغيرة أكثر استجابة للضرر أو الدخلاء ، وهو اكتشاف قد يفسر التهاب الدماغ الذي يظهر لدى بعض الأشخاص الذين يعانون من اضطرابات طيف التوحد.

نظرًا لأن هذه كانت دراسة أولية بحجم عينة صغير ، يخطط الفريق لفحص المزيد من الخلايا الدبقية الصغيرة من أشخاص آخرين في المستقبل للتحقق من نتائجهم. كما أنهم يهدفون إلى توسيع نطاق أبحاثهم لدراسة الأمراض التنموية والتنكسية العصبية الأخرى لمعرفة كيفية مساهمة الخلايا الدبقية الصغيرة في ظهور المرض.

يقول المؤلف الأول المشارك سيمون شيفر ، باحث سابق لما بعد الدكتوراه في مختبر غيج وهو الآن أستاذ مساعد في الجامعة التقنية في ميونيخ: “بدلاً من تفكيك الدماغ ، قررنا أن نبنيه بأنفسنا”.

“من خلال بناء نموذج الدماغ الخاص بنا ، يمكننا العمل من الأسفل إلى الأعلى ورؤية الحلول التي قد يكون من المستحيل رؤيتها من أعلى إلى أسفل. ونتطلع إلى مواصلة تحسين نموذجنا وكشف العلاقة بين الدماغ والجهاز المناعي. . “

ومن المؤلفين الآخرين مونيك بينا وسعيد قاسم زاده وليزا ميتشل وأماندا مار ودافني كوانج وسارة ستومبف وكلارا بايك من معهد سالك. يوهانس سي إم شلاتشيتسكي ، أديسون ج. لانا ، وكريستوفر ك. جلاس من جامعة كاليفورنيا في سان دييغو ؛ إيرين سانتيستيبان من جامعة ميونيخ التقنية ؛ ورغد زغل من الجامعة العبرية في القدس.

التمويل: تم دعم العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة (R01 AG056306 ، R01 AG057706 ، R01 AG056511 ، R01 AG061060 ، R01 NS108034 ، U19 NS123719 ، NCI CCSG: P30 014195 ، NCI CCSG: P30 014195) ، جمعية القلب الأمريكية وبول جي. Allen Frontiers Group (منحة 19PABHI34610000) ، ومؤسسة أبحاث الدماغ والسلوك (27685 و 30421) ، ومؤسسة الأبحاث الألمانية (500300695) ، ومؤسسة أبحاث درب التبانة ، وأنيت سي ميرل سميث ، ومؤسسة روبرت وماري جين إنجمان ، المنظمة الأوروبية للبيولوجيا الجزيئية (ALTF 1214-2014) ، وبرنامج علوم الحدود البشرية (LT001074 / 2015) ، ومجلس البحوث الأوروبي ، ومؤسسة شابمان ، ومؤسسة JBP ، وصندوق هيلمسلي الخيري.

حول هذا أخبار أبحاث علم الأعصاب

الكاتب: سالك للاتصالات
مصدر: معهد سالك
اتصال: سالك للاتصالات – معهد سالك
صورة: تُنسب الصورة إلى أخبار العلوم العصبية

البحث الأصلي: حرية الوصول.
نموذج عضوي عصبي في الجسم الحي لدراسة الأنماط الظاهرية للخلايا الدبقية الصغيرةبواسطة Rusty Gage وآخرون. خلية


خلاصة

نموذج عضوي عصبي في الجسم الحي لدراسة الأنماط الظاهرية للخلايا الدبقية الصغيرة

نقاط القوة

  • أعضاء الدماغ المزروعة بالأكسجين أيضًا يعيش منصة لدراسة الخلايا الدبقية الصغيرة البشرية (hMGs)
  • hMGs تكتسب التواقيع النسخية الخاصة بالإنسان وتفترض يعيشكهويات
  • تشارك hMGs في مراقبة بيئة الدماغ البشري والاستجابة للاضطرابات
  • يكشف نموذج مشتق من المريض عن الاستجابة المناعية التي تسببها بيئة الدماغ في التوحد

ملخص

الخلايا الدبقية الصغيرة هي خلايا ضامة مقيمة في الدماغ تلعب أدوارًا حاسمة في نمو الدماغ ، والتوازن ، والمرض. ومع ذلك ، حتى الآن ، كانت القدرة على نمذجة التفاعلات بين بيئة الدماغ البشري والخلايا الدبقية الصغيرة محدودة للغاية.

للتغلب على هذه القيود ، قمنا بتطوير ملف يعيش نهج الزرع xenotransplantation الذي يسمح لنا بدراسة الخلايا الدبقية الصغيرة البشرية الناضجة وظيفيًا (hMG) التي تعمل في نموذج عضوي دماغ بشري (iHBO) ذي صلة من الناحية الفسيولوجية وذات أوعية.

تُظهر بياناتنا أن hMGs المقيمة بالعضوية تكتسب توقيعات نصية خاصة بالإنسان تشبه إلى حد كبير توقيعاتها. يعيش نظرائه. Invivo يكشف التصوير ثنائي الفوتون أن hMGs تشارك بنشاط في مراقبة بيئة الدماغ البشري ، والاستجابة للإصابة المحلية ، والاستجابة للإشارات الالتهابية الجهازية.

أخيرًا ، نوضح أن iHBOs المزروعة التي تم تطويرها هنا توفر فرصة غير مسبوقة لدراسة الأنماط الظاهرية الوظيفية للخلايا الدبقية الصغيرة البشرية في الصحة والمرض ولتقديم دليل تجريبي على الاستجابة المناعية التي تسببها بيئة الدماغ في نموذج خاص بالمريض للتوحد مع تضخم الرأس.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *