โดย นิโคเลตตาเว็บสล็อต ลานีส เผยแพร่เมื่อ 20 พฤษภาคม 2021ออร์แกนอยด์หัวใจที่ทําขึ้นใหม่เหล่านี้พัฒนาห้องกลวงคล้ายกับโพรงซ้ายและ “เต้น” เหมือนหัวใจจริง (เครดิตภาพ: ห้องปฏิบัติการเมนจัน)
ภายใต้สายตาที่จับตามองของนักวิทยาศาสตร์เซลล์ต้นกําเนิดในจานทดลองประกอบตัวเองเป็น “organoids” หัวใจเล็ก ๆ ประมาณขนาดของงาและเริ่ม “เต้น” เหมือนหัวใจขนาดเล็กจริง
เพื่อเป็นแนวทางให้เซลล์ต้นกําเนิดเข้าสู่โครงสร้างเหล่านี้ทีมวิจัยได้เปิดเผยเซลล์ไปยังชุดโปรตีน
และโมเลกุลขนาดเล็กที่ทราบว่ามีส่วนร่วมในการพัฒนาหัวใจของมนุษย์ในระยะแรกในครรภ์ตามการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวันพฤหัสบดี (20 พฤษภาคม) ในวารสารเซลล์ โปรตีนและโมเลกุลเหล่านี้เชื่อมต่อเข้ากับตัวรับบนพื้นผิวของเซลล์และทําให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ทําให้เซลล์ต้นกําเนิดแยกความแตกต่างออกเป็นเซลล์หลายชนิดที่พบภายในหัวใจ หลังจากหนึ่งสัปดาห์ของการพัฒนาเซลล์จัดเรียงตัวเองเป็นโครงสร้างกลวงเหมือนห้องคล้ายกับโพรงด้านซ้ายของหัวใจทีมพบ ยิ่งไปกว่านั้นกําแพงของห้องเริ่มหดตัวเป็นจังหวะเลียนแบบการเต้นของหัวใจมนุษย์ ที่เกี่ยวข้อง: 11 ส่วนของร่างกายที่ปลูกในห้องปฏิบัติการไทม์แลปส์เร่งนี้แสดงออร์แกนอยด์หัวใจ 3 มิติหรือคาร์ดิออยด์เติบโตเคียงข้างกันในจานทดลอง (เครดิตภาพ: ห้องปฏิบัติการเมนจัน)”สิ่งที่เราสนใจคือการพัฒนาหัวใจของมนุษย์ทํางานอย่างไรและล้มเหลวอย่างไรเมื่อเรามีตัวอย่างเช่นข้อบกพร่องของหัวใจ แต่กําเนิด” Sasha Mendjan ผู้เขียนอาวุโสกล่าว ข้อบกพร่องเหล่านี้มักจะตั้งขึ้นในช่วงต้นของการตั้งครรภ์ แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถมองเข้าไปในตัวอ่อนของมนุษย์ได้โดยตรงเพื่อดูว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร “เราไม่สามารถเข้าถึงหน้าต่างนี้ได้ — นี่คือกล่องดําเป็นหลัก”นั่นคือที่มาของออร์แกนอยด์เล็ก ๆ : พวกเขาสามารถให้เหลือบที่หายากในระยะแรกของการพัฒนาเหล่านี้ ทีมเรียกการสร้างของพวกเขาว่า “cardioids” ย่อมาจากออร์แกนอยด์หัวใจ หัวใจยังสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับภาวะหัวใจผู้ใหญ่บางอย่าง, ที่เซลล์หัวใจได้รับบาดเจ็บถดถอยไปยังสถานะเหมือนทารกในครรภ์ แต่ล้มเหลวในการสร้างใหม่เช่นเซลล์ตัวอ่อนจะ, Mendjan เพิ่ม.
”งานนี้มีความสําคัญในแง่ที่พวกเขาเริ่มต้นจากร่างกายของตัวอ่อน” หมายถึงกลุ่ม 3 มิติของเซลล์ต้นกําเนิดพหุปัญญาซึ่งเป็นเซลล์ต้นกําเนิดชนิดหนึ่งที่สามารถก่อให้เกิดเซลล์หลายชนิด Ying Mei รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวภาพของมหาวิทยาลัย Clemson ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งทีมสามารถเกลี้ยกล่อมเซลล์ให้เป็นโครงสร้างห้องกลวงซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยทํามาก่อนกับร่างกายของตัวอ่อน Mei กล่าวว่า
”เพื่อความรู้ที่ดีที่สุดของฉันนี้เป็นคนแรก.”
จากกลุ่มของเซลล์สู่การเต้นคาร์ดิออยด์
แทนที่จะเริ่มต้นด้วยมวลของเซลล์ต้นกําเนิดนักวิทยาศาสตร์ยังสามารถประดิษฐ์ออร์กานอยด์โดยใช้วิธีการที่เรียกว่าวิศวกรรมเนื้อเยื่อซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างนั่งร้านทางกายภาพแล้วแนะนําเซลล์ลงบนโครงสร้างนั้น “เมื่อคุณใช้วิธีการวิศวกรรมเนื้อเยื่อมีคุณ … การสร้างบางสิ่งบางอย่างตามแผน, วิธีการที่คุณรู้ว่าอวัยวะปลายควรจะมีลักษณะเหมือน,”Mendjan กล่าวว่า.
”ฉันคิดว่าทั้งสองวิธีมีข้อได้เปรียบของตัวเอง”เมย์ตั้งข้อสังเกต ตัวอย่างเช่น Mei และเพื่อนร่วมงานของเขาสร้าง organoid จากเซลล์หัวใจที่เฉพาะเจาะจงเพื่อจําลองอาการหัวใจวายในจานทดลองพวกเขารายงานในรายงานปี 2020 ในวิศวกรรมชีวการแพทย์ธรรมชาติ ออร์แกนอยด์ที่สร้างขึ้นจากนั่งร้านเหล่านี้ยังสามารถใช้ในการคัดกรองยาเช่นยาที่ออกแบบมาเพื่อรักษาความเสียหายของหัวใจก่อนที่ยาจะเข้าสู่การทดลองสัตว์หรือมนุษย์
แต่ในขณะที่วิศวกรรมเนื้อเยื่อสามารถจับภาพลักษณะเฉพาะของโรค, organoids เหล่านี้ไม่ได้สะท้อนให้เห็นถึงวิธีการที่อวัยวะที่เกิดขึ้นจริงพัฒนาในครรภ์, เมย์กล่าวว่า. โรคหัวใจใหม่ที่พัฒนาโดยกลุ่มของ Mendjan จับกระบวนการพัฒนาการนี้ได้ดีขึ้นเขากล่าวว่า
เพื่อเปลี่ยนเซลล์ต้นกําเนิดกระดานชนวนที่ว่างเปล่าของพวกเขาให้เป็นหัวใจเล็ก ๆ Mendjan และทีมของเขาเปิดใช้งานเส้นทางโมเลกุลหกเส้นทางในเซลล์ แต่ละเส้นทางอธิบายถึงผลกระทบระลอกคลื่นของกิจกรรมภายในเซลล์ที่สามารถเรียกใช้โดยสารเคมีเฉพาะ ทีมพยายามเปิดใช้งานเส้นทางทั้งหกนี้ในลําดับที่แตกต่างกันและใช้สารเคมีในปริมาณที่แตกต่างกัน ในที่สุดพวกเขาก็ลงจอดบนชุดค่าผสมที่ทําให้พวกเขาวัยรุ่นเต้นออร์แกนอยด์หัวใจเต้น
”โดยพื้นฐานแล้วเซลล์มีสัญญาณเท่านั้น” หมายถึงสารเคมีที่เปิดใช้งาน “และตัวเองที่จะแนบมา และเมื่อพวกเขาพบกันและกันพวกเขารู้ว่าสิ่งที่พวกเขาต้องทํา”Mendjan กล่าวว่า “สิ่งที่เราได้เรียนรู้จากสิ่งนั้นคือคุณควรปล่อยให้เซลล์ทําสิ่งของตัวเองแทรกแซงให้น้อยที่สุด” ให้สัญญาณที่จําเป็นและเชื้อเพลิงที่จําเป็นสําหรับเซลล์เพื่อความอยู่รอดในวัฒนธรรม
คาร์ดิออยด์ตัวเองมีลักษณะคล้ายกับทรงกลมเล็ก ๆ ประมาณ 0.04 นิ้ว (1 มิลลิเมตร) ข้ามที่ undulate เป็นระยะบีบของเหลวภายในศูนย์กลวงของพวกเขา “นี่จะคล้ายกับห้องผ่าตัดด้านซ้ายของมนุษย์ในวันที่ เว็บสล็อต
