مدل سازی سه بعدی شبکه عصبی با سلول های iPSCs

تیمی از محققان علوم مهندسی، پزشکی و بیوتکنولوژی دانشگاه تایفتز، با استفاده از کشت بافت‌های انسان برای شبیه‌سازی سیستم اعصاب مرکزی، مدلی سه بعدی طراحی کرده‌اند که خصوصیات ساختاری و کارکردی مغز و مؤلفه‌های فعالیت عصبی مغز را تقلید کرده و قادر است فعالیت‌های عصبی را تا چندین ماه ادامه دهد. آن‌ها ماتریکس سه بعدی را از رشته‌های پروتئینی و کلاژن بدست آمده از سلول بیماران مبتلاء به بیماری آلزایمر، پارکینسون و دیگر بیماری‌های عصب‌شناختی طراحی و تکمیل کردند تا در این مدل، امکان کشف تعاملات سلولی و بیماری و پاسخ به درمان را فراهم آورند و با کمک به درک بهتر دانشمندان از بیماری‌های پیش‌رونده‌ی عصبی و دیگر بیماری‌ها، کشف درمان‌ها را تسهیل کنند.


این مدل سه بعدی جدید از بافت مغز بر چالشی کلیدی از مدل‌های قبلی یعنی دسترسی به نورون‌های اصلی انسان، غلبه یافته است. علت این چالش توجه به این واقعیت است که به ندرت امکان خارج کردن بافت‌های عصبی از بیماران سالم وجود دارد و معمولاً این بافت‌ها از بیمارانی بدست می‌آید که بر اثر بیماری درگذشته‌اند. در عوض، مدل‌های سه بعدی از بافت، از پلوریپوتنت‌هایی ساخته می‌شوند که می‌توان آن‌ها را از منابع مختلفی از جمله پوست بیمار بدست آورد.

دکتر کاپلان با بیان اینکه نتایج این مطالعه، شرایط مناسبی را برای بدست آوردن سلول‌های پلوریپوتنت جهت تبدیل آن به دیگر انواع سلول‌های عصبی مانند آستروسیت‌ها که نقش پشتیبانی از رشد شبکه‌ها عصبی را به عهده دارد، فراهم می‌آورد؛ معتقد است که اسکلت‌هایی از رشته‌های کلاژن با ایجاد محیط مناسب، تولید سلول‌هایی با کدهای ژنتیکی مشخص و سیگنالینگ الکتریکی موجود در بافت‌های عصبی طبیعی را تسهیل می‌کند.

بر اساس مقاله، این مدل سه بعدی در مقایسه با رشد و کشت سلول‌ها در دو بعد، ترکیب پیچیده‌تری از سلول‌ها، تناسب مورفولوژی و بیان گیرنده‌ها و نوروترنسمیترها را در بافت عصبی تشکیل می‌دهد.

ساختار نفوذپذیر بافت‌های سه بعدی توصیف شده در این مقاله، دسترسی به اکسیژن، مواد مغذی و اندازه‌گیری خواص سلولی را فراهم می‌کند. و این یک رویکرد روشن است که نشان می‌دهد در مرکز هر ماتریکس سه بعدی  این امکان را به محققان خواهد داد تا رشد، سازماندهی و رفتار سلول‌های منفرد را تصویرسازی کنند.

به اعتقاد محققان این تیم، رشد شبکه‌های عصبی در مدل‌های سه بعدی از بافت مغزی، علاوه بر استفاده از سلول‌های افراد سالم از سلول‌های بدست آمده از بیماران مبتلاء به بیماری آلزایمر یا پارکینسون نیز سازگارانه و پایدار بوده است. نتایج این مطالعات، پلتفرم قابل اعتمادی برای مطالعه‌ی بیماری‌های مختلف در اختیار می‌گذارد و محققان را قادر می‌سازد تا آنچه را که در طولانی‌مدت در سلول‌ها اتفاق می‌افتد، مشاهده کنند.

محققان امیدوارند که با طراحی مدل‌های سه بعدی دیگر با استفاده از تصویربرداری و اضافه کردن دیگرسلول‌ها مانند میکروگلیا و اندوتلیال، مدل کاملی از محیط مغز و تعامل پیچیده‌ی بین سلولی در سیگنالینگ، یادگیری و پلاستیسیتی و تحلیل عصبی تدوین نمایند.

لینک خبر
لینک مقاله

بارگذاری نوشته های مرتبط بیشتر
مطالب بیشتر از این نویسنده غزل داودی
بارگذاری بیشتر در سلول های بنیادی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

بررسی کنید

تجزیه‌وتحلیل داده‌های توالی‌یابی RNA با یادگیری ماشین

دانشمندان علوم کامپیوتر در دانشگاه مِلون معتقدند که با استفاده از شبکه‌‌های عصبی و تحت نظا…