۲۳مه ۲۰۲۵ - یک تیم بین المللی از محققان به رهبری پرفسور مایک ساندر، مدیر علمی مرکز مکس دلبروک، یک مدل ارگانوئیدی از جزایر پانکراس مشتق شده از سلول های بنیادی پرتوان انسانی(SC-islets) با عروق یکپارچه ایجاد کرده اند. جزایر، خوشه های سلولی در پانکراس هستند که انواع مختلفی از سلول های ترشح کننده هورمون، از جمله سلول های بتای تولید کننده انسولین را در خود جای داده اند.
این پیشرفت که در مجله Developmental Cell منتشر شده است، نوید بخش بهبود تحقیقات دیابت و درمان های مبتنی بر سلول است.
محققان آزمایشگاهپرفسورساندر در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، دریافتند که ارگانوئیدهای جزایرSC با رگ های خونی، حاوی تعداد بیشتری سلول بتای بالغ هستند و انسولین بیشتری نسبت به همتایان غیر عروقی خود ترشح می کنند. ارگانوئیدهای عروقی، تقلید دقیق تری از سلول های جزایر لانگرهانس موجود در بدن را ارائه کردند.
پرفسور ساندر، گفت: «نتایج ما اهمیت شبکه عروقی را در پشتیبانی از عملکرد سلول های جزایر لانگرهانس پانکراس برجسته می کند. این مدل ما را به تکرار محیط طبیعی پانکراس، که برای مطالعه دیابت و توسعه ی درمان های جدید ضروری است، نزدیک تر کرده است».
مهندسی جزایر سلول های بنیادی لانگرهانس
ارگانوئیدهای سلول های جزایر لانگرهانسSC -اندام های کوچک حاوی خوشه های سلولی تولید کننده انسولین در خارج از بدن- به طور گسترده برای مطالعه ی دیابت و سایر بیماری های غدد درون ریز پانکراس استفاده می شوند. اما پرفسور ساندر توضیح داد که سلول های بتا در این ارگانوئیدها معمولاً نابالغ هستند و آنها را به مدل هایی غیربهینه برای آزمایش در محیط درون تنی تبدیل می کنند.
او افزود: اگرچه رویکردهای متعددی برای ارتقای بلوغ سلول های بتا توسعه داده شده است، اما اثرات آنها متوسط بوده است.
برای تقلید بهتر از محیط درون تنی، محققان سلول های اندوتلیال انسانی که رگ های خونی را می پوشانند، و فیبروبلاست ها- سلول هایی که به تشکیل بافت همبند کمک می‌کنند- را به ارگانوئیدهای جزایر لانگرهانس رشد یافته از سلول‌های بنیادی اضافه کردند.
محققان این ارگانوئیدها را در محیط های کشت سلولی مختلف آزمایش کردند تا اینکه ترکیبی مؤثر برای رشد و بلوغ این سلولها یافتند. سلول های مذکور نه تنها در این محیط زنده ماندند، بلکه بالغ شدند و شبکه ای از رگ های خونی لوله مانند را تشکیل دادند که جزایرSC را در بر می گرفت و به آنها نفوذ می کرد.
پرفسور ساندر، گفت: "دستاورد ما ابداع این ترکیب بهینه بود. پنج سال آزمایش با شرایط مختلف طول کشید و تیمی متعهد از زیست شناسان سلول های بنیادی و مهندسان زیستی در آن نقش داشتند."
ارگانوئیدهای عروقی جزایر مشتق شده از سلول‌های بنیادی بالغ تر هستند
وقتی محققان ارگانوئیدهای عروقی را با ارگانوئیدهای غیر عروقی مقایسه کردند، دریافتند که اولی در مواجهه با سطوح بالای گلوکز، انسولین بیشتری ترشح می کند.
پرفسور ساندر گفت: "سلول های بتای نابالغ به خوبی به گلوکز پاسخ نمی دهند. ما دریافتیم که مدل عروقی حاوی سلول های بالغ تری است."
محققان در مرحله بعد می خواستند بررسی کنند که چگونه عروق به طور خاص به بالغ شدن ارگانوئیدها کمک می کند. آنها دو مکانیسم کلیدی را یافتند: سلول های اندوتلیال و فیبروبلاست ها به ساخت ماتریکس خارج سلولی- شبکه ای از پروتئین ها و کربوهیدرات ها در سطوح سلول - کمک می کنند.تشکیل خود ماتریکس نشانه ای است که به سلول ها سیگنال می دهد تا بالغ شوند. ثانیاً، سلول های اندوتلیال پروتئین مورفوژنتیک استخوان (BMP) ترشح می کنند که به نوبه خود سلول های بتا را برای بالغ شدن تحریک می کند.
با توجه به اینکه نیروهای مکانیکی نیز ترشح انسولین را تحریک می کنند، تیم تحقیقاتی سپس ارگانوئیدها را در دستگاه های میکروفلوئیدیک ادغام کردند و به محیط غذایی اجازه دادند تا مستقیماً از طریق شبکه های عروقی آنها پمپ شود. آنها دریافتند که نسبت سلول های بتای بالغ حتی با این روش بیشتر افزایش می یابد.
پرفسور ساندر گفت: "ما یک تغییر تدریجی در میزان بلوغ سلول ها پیدا کردیم. ارگانوئیدهای بدون رگ بیشترین سلول های نابالغ را داشتند، بخش بیشتری از آنها با رگ زایی بالغ شدند و با افزودن جریان مواد مغذی از طریق رگ های خونی، حتی بالغ تر شدند."
او تاکید کرد که "این مدل سلولی انسانی از جزایر پانکراس که فیزیولوژی درون تنی را به دقت شبیه سازی می کند، راه های جدیدی را برای بررسی مکانیسم های اساسی دیابت باز می کند."
در مرحله آخر، محققان نشان دادند که جزایرSC عروقی همچنین انسولین بیشتری را در درون تن ترشح می کنند. موش های دیابتی که جزایرSC غیر عروقی به آنها پیوند زده شده بود، در مقایسه با موش هایی که پیوند سلول های جزایرSC عروقی را دریافت کردند، عملکرد ضعیفی داشتند. در گروه دریافت کننده ی پیوند سلول های جزایرSC عروقی برخی از موش ها در 19 هفته پس از پیوند، هیچ نشانه ای از بیماری نشان ندادند.
این تحقیق از مطالعات دیگری که نشان داده اند پیش رگ زایی عملکرد جزایر SC پیوند شده را بهبود می بخشد، پشتیبانی می کند.
مدلی بهتر برای مطالعه دیابت نوع 1
پرفسور ساندر اکنون قصد دارداز مدل های ارگانوئیدی SC-islet دارای عروق برای مطالعه دیابت نوع ۱استفاده کند. این بیماری زمانی رخ می دهد که سلول های ایمنی به سلول های بتا در پانکراس حمله کرده و آن ها را از بین می برند. در مقابل، دیابت نوع ۲زمانی اتفاق می افتد که پانکراس به مرور زمان انسولین کمتری تولید می کند و سلول های بدن نسبت به اثرات انسولین مقاوم می شوند.
او و تیمش در مرکز مکس دلبروک در حال پرورش ارگانوئیدهای عروقی از سلول های بیماران مبتلا به دیابت نوع ۱هستند. آنها ارگانوئیدها را به تراشه های میکروفلوئیدیک منتقل می کنند و سلول‌های ایمنی بیماران را به آنها اضافه می نمایند.
پرفسور ساندر توضیح داد: «ما می خواهیم بفهمیم که سلول های ایمنی چگونه سلول های بتا را تخریب می کنند.رویکرد ما مدل واقع بینانه تری از عملکرد سلول های جزایر ارائه می دهد و می تواند به توسعه درمان های بهتر در آینده کمک کند.»
منبع:
https://medicalxpress.com/news/2025-05-vascularized-stem-cell-islet-organoids.html