مدل کشت سلولی جدید ماکروفاژ آلوئولی را در آزمایشگاه تولید می کند

محققان موسسه تحقیقات بیومدیکال تگزاس موفق به تولید مهم ترین سلول ایمنی ریه، ماکروفاژ آلوئولی، در آزمایشگاه شدند. مدل کشت سلولی، بررسی بیماری‌های التهابی ریه و آزمایش درمان‌های بالقوه جدید را برای محققان در سراسر جهان بسیار آسان‌تر و ارزان‌تر می‌کند.

ماکروفاژها “Pac-Man” سیستم ایمنی هستند که زباله ها را در سراسر بافت های بدن می خورند. ماکروفاژهای آلوئولی به طور خاص در پوشش کیسه‌های هوایی ریه زندگی می‌کنند که در آن تبادل هوا اتفاق می‌افتد و معمولاً اولین سلول‌های ایمنی هستند که با پاتوژن‌هایی که وارد ریه‌های عمقی می‌شوند، مانند SARS-CoV-2 یا باکتری‌هایی که باعث سل می‌شوند، مواجه می‌شوند.

دکتر لری شلزینگر، پروفسور بیومد تگزاس و نویسنده ارشد مقاله منتشر شده در مجله می گوید: «مطالعه سلول های بافت خاص برای درک بهتر مکانیسم های سلامت و بیماری و غربالگری درمان های جدید بالقوه بسیار مهم است. mBio.

قدیمی در مقابل جدید

مطالعه ماکروفاژهای آلوئولی انسان چالش برانگیز بوده است زیرا در اعماق ریه ها قرار دارند و دسترسی به آنها سخت است. به طور معمول، آنها از طریق شستشوی ریه زمان‌بر و گران‌قیمت جمع‌آوری می‌شوند، که شامل استفاده از برونکوسکوپ برای حرکت از طریق گلو و به داخل راه‌های هوایی برای جمع‌آوری نمونه‌های مایع است.

این مدل جدید با یک خون گیری ساده شروع می شود. گلبول های سفید جدا شده و در شیشه های تفلون با اجزای کشت سلولی تخصصی قرار می گیرند. سورفکتانت به همراه سه پروتئین سیتوکین مختلف که معمولاً در مایع پوشش آلوئول یافت می شوند، اضافه می شود.

دکتر سوزانتا پاهاری، محقق فوق دکتری در تگزاس بیومد و اولین نویسنده مقاله، می گوید: «ما آن را کوکتل جادویی می نامیم. ما در حال تقلید از محیط آلوئولی در کشت سلولی هستیم. این باعث می شود سلول ها فکر کنند که در ریه ها هستند.”

در عرض شش روز، سلول ها تمایز یا تبدیل به سلول های ماکروفاژ مانند آلوئولی می شوند. سلول های تولید شده از نظر ژنتیکی 94 درصد شبیه ماکروفاژهای آلوئولی انسان هستند که از شستشوی ریه جمع آوری شده اند. تیم تگزاس بیومد تأیید کرد که این مدل می تواند برای بررسی سل و کووید-19 استفاده شود. سلول ها به راحتی پاتوژن ها را جذب می کنند.

دکتر پاهاری می گوید: توسعه چیزی که می تواند به جامعه پژوهشی کمک کند بسیار ارزشمند است. ما قبلاً ایمیل‌های متعددی را در سراسر جهان دریافت کرده‌ایم که پروتکل‌های توسعه ماکروفاژ را درخواست کرده‌اند. اکنون به دنبال توسعه کیتی هستیم که بتوانیم آن را برای دیگران آسان‌تر کنیم تا کارهایی که انجام داده‌ایم را تکرار کنند.»

چرخش و بهبود

به نوعی، این پیشرفت محصول جانبی همه گیری COVID-19 است. وقتی همه‌گیری شیوع پیدا کرد، دکتر پاهاری به راحتی نمی‌توانست به ماکروفاژهای آلوئولی انسان دسترسی پیدا کند و تحقیقات او متوقف شد. بنابراین، او بر روی توسعه یک جایگزین متمرکز شد. برای شناسایی موثرترین ترکیبی از اجزای موجود در کوکتل و همچنین انجام آزمایش و تایید ژنتیکی، سالها آزمون و خطا طول کشید.

این مدل رویکرد استانداردی را که برای ایجاد ماکروفاژهای انسانی در آزمایشگاه دکتر شلزینگر برای سال‌ها استفاده می‌شد، بهبود می‌بخشد.

دکتر شلزینگر می‌گوید: «ما از ماکروفاژهای مشتق از مونوسیت‌های انسانی استفاده کرده‌ایم که خود یک مدل عالی هستند، اما شباهت زیادی به ماکروفاژهای آلوئولی منحصر به فرد ندارند.»

دکتر شلزینگر خاطرنشان می‌کند که رویکردی که در نهایت کارساز بود، یادآور فرآیند تولید سلول‌های بنیادی پرتوان القایی بزرگسالان است که سلول‌های بنیادی بالغ را در یک کوکتل خاص قرار می‌دهند تا به آن‌ها کمک کند تا به حالتی برگردند که سپس می‌توانند به بافت‌های کاملاً جدید تمایز یابند.

دکتر شلزینگر می گوید: “من از دیدن پتانسیل کامل سلول های ماکروفاژ مانند آلوئولی و اینکه آیا می توان آنها را در ارگانوئیدهای ریه نسل بعدی ادغام کرد، هیجان زده هستم.”