راز بویایی دوباره: آیا سلولهای خفته مغز، کلید بوییدن زندگی هستند؟
احساس بویایی، یکی از حواس حیاتی است که ما را با دنیای اطرافمان مرتبط میکند. از دست دادن این حس، تجربهای ناخوشایند است که میتواند کیفیت زندگی را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. اما آیا امیدی برای بازیابی حس بویایی از دست رفته وجود دارد؟
پژوهشهای جدید، بارقههای امیدی را در این زمینه روشن کردهاند. دانشمندان در دانشکده پزشکی دانشگاه تافتس و دانشکده تحصیلات تکمیلی علوم پزشکی (GSBS)، با استفاده از یک مدل سهبعدی جدید، به بررسی چگونگی ترمیم بافت عصبی در بینی پرداختهاند. یافتههای آنها نشان میدهد که نوعی از سلولهای بنیادی که پیشتر تصور میشد غیرفعال هستند، نقش مهمتری در حفظ حس بویایی ایفا میکنند.
سلولهای HBC؛ ناجیان پنهان حس بویایی
برخلاف سلولهای سیستم عصبی مرکزی، نورونهای حسی در حفره بینی، توانایی قابل توجهی در بازسازی در طول زندگی دارند. با این حال، عفونتهای ویروسی مانند COVID-19، قرار گرفتن در معرض سموم و حتی پیری، میتوانند عملکرد یا توانایی تکثیر این سلولها را کاهش داده و منجر به از دست دادن جزئی یا کامل حس بویایی شوند.
در این پژوهش جدید، محققان متوجه شدند که سلولهای Horizontal Basal Cells (HBCs) که پیش از این تصور میشد تا حد زیادی غیرفعال هستند، در واقع نقش مهمی در تولید نورونهای جدید و ترمیم بافت آسیبدیده ایفا میکنند. این تیم تحقیقاتی با استفاده از یک مدل سهبعدی بافت بویایی موش (ارگانوئید)، نشان دادند که دو نوع سلول بنیادی در بینی، به نامهای HBCs و Globose Basal Cells (GBCs)، چگونه با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و از هم پشتیبانی میکنند تا بافت عصبی حسکننده بوی جدید را ایجاد کنند.
برایان لین، نویسنده ارشد این مطالعه و استادیار پژوهشی در گروه زیستشناسی تکوینی، مولکولی و شیمیایی میگوید: “تحقیقات ما نشان میدهد که این دو سلول بنیادی ممکن است به یکدیگر وابسته باشند. نوعی که تصور میکردیم عمدتاً غیرفعال است – HBCs – ممکن است در واقع نقش مهمی در حمایت از تولید نورونهای جدید و ترمیم بافت آسیبدیده ایفا کند.”
این تیم با استفاده از این مدل، زیرمجموعه خاصی از HBCs را شناسایی کردند که با تولید پروتئین KRT5 مشخص میشوند و به طور فعال از تولید نورونهای بویایی جدید پشتیبانی میکنند. محققان مشاهده کردند که این HBCs خاص، نقش کلیدی در تشکیل ارگانوئیدها ایفا میکنند و دریافتند که وقتی این سلولها به طور انتخابی از کشتهای ارگانوئید حذف میشوند، تولید نورونهای جدید به طور قابل توجهی مختل میشود. این نتایج نشان میدهد که این سلولهای بنیادی، که زمانی تصور میشد غیرفعال هستند، بازیگران اصلی در فرآیند بازسازی هستند.
تاثیر سن بر بازسازی حس بویایی
این تیم همچنین سلولهایی از موشهای مختلف در سنین مختلف را در این مدل مورد بررسی قرار داد. لین میگوید: “ما کاهش توانایی سلولهای موشهای مسنتر را در تولید نورونهای جدید مشاهده کردیم. ما فکر میکنیم این امر ناشی از کاهش جمعیت GBC با افزایش سن است، اما برای آزمایش این فرضیه و در صورت لزوم، توسعه راههای جوانسازی آنها، باید کار بیشتری انجام دهیم.”
مدلی ساده و کاربردی برای تحقیقات گسترده
جولیانا گوتشو گیمیرو، نویسنده اصلی این مطالعه و دانشجوی سابق دکترا از دانشگاه ایالتی لوندرینا، پارانا در برزیل، از GSBS بازدید کرد. به گفته لین، او به توسعه مدلی اختصاص داشت که ایجاد آن در آزمایشگاههایی با بودجه و تجهیزات محدود آسان باشد.
لین میگوید: “از آنجایی که از دست دادن حس بویایی با COVID-19 و همچنین با بیماری پارکینسون و سایر شرایط مرتبط است، تعداد بسیار بیشتری از محققان از زمینههای مختلف در چند سال اخیر شروع به تحقیق در مورد سلولهای اپیتلیال بویایی کردهاند. ما میخواستیم یک مدل آسان برای استفاده ایجاد کنیم تا زیستشناسان غیر سلولهای بنیادی و کسانی که در آزمایشگاههایی با منابع محدود کار میکنند، بتوانند از آن برای درک بهتر نحوه بازسازی نورونهای بویایی و اینکه چه اتفاقی میافتد که باعث کاهش یا از بین رفتن کامل این فرآیند میشود، استفاده کنند.”
گام بعدی: یک ارگانوئید انسانی
هدف نهایی، استفاده از این مدل بافت موش از نورونهای حسی بویایی به عنوان مسیری برای توسعه یک ارگانوئید انسانی است که بتوان از آن برای غربالگری داروهایی برای درمان افرادی که حس بویایی آنها به طور قابل توجهی کاهش یافته یا از بین رفته است، استفاده کرد. ارگانوئیدها، تحقیقات بالینی پیش از آزمایش را سریعتر، ارزانتر و بالقوه مؤثرتر از استفاده از حیوانات کامل یا کشتهای سلولی انسانی موجود میکنند. ارگانوئیدها قبلاً برای ریهها، کلیهها و سایر اندامها توسعه یافتهاند، اما نه برای بافت بویایی انسان.
لین میگوید: “به دست آوردن بافت بویایی خالص از انسان دشوار است.” افراد بیهوش میشوند و یک برس شبیه به سواب تست COVID به عمق حفره بینی فرو برده میشود. برخلاف مدل موش آنها، جدا کردن سلولهای بنیادی تنفسی و سلولهای بنیادی بویایی جمعآوری شده در این فرآیند دشوار است. چالش بعدی تیم تحقیقاتی، توسعه یک تکنیک ساده و ارزان برای جدا کردن سلولهای بنیادی بویایی انسانی و تحریک آنها برای رشد در آزمایشگاه است.
این پژوهش با حمایت مالی موسسه ملی بهداشت، Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil، بنیاد تحقیقات آلمان (DFG) تحت برنامه والتر بنجامین و بنیاد فریتز تیسن انجام شده است.
تارا پتیناتو از دانشگاه تافتس نویسنده این مقاله است. تصویر نیز متعلق به Neuroscience News است.