مدل سازی ارتباط میان مغز و روده روی یك تراشه

مدل سازی ارتباط میان مغز و روده روی یك تراشه

گروه هوش مصنوعی: پژوهشگران ˮدانشگاه ام آی تیˮ در بررسی جدید خود، ارتباط میان مغز و روده را روی یک تراشه مدل سازی کرده اند.


به گزارش گروه هوش مصنوعی به نقل از ایسنا و به نقل از ام آی تی نیوز، سیستم "اندام روی تراشه" می تواند نحوه تاثیرگذاری باکتری های دستگاه گوارش را بر بیماریهای عصبی نشان دهد.
پژوهشگران دانشگاه "ام آی تی"(MIT)، یک سیستم اندام روی تراشه ابداع نموده اند که می تواند تعامل میان مغز، کبد و روده را نشان دهد.
مغز و دستگاه گوارش از بسیاری جهات با یکدیگر ارتباط عمیقی دارند. احساس عصبی شدن ممکنست به بروز درد جسمی در معده منجر شود؛ در صورتیکه انتشار سیگنال های گرسنگی از روده، به ما احساس تحریک پذیری می دهد. پژوهش های اخیر نشان داده اند که باکتری های روده می توانند بر تعدادی از بیماریهای عصبی موثر باشند.
مدل سازی این فعل و انفعالات پیچیده در حیواناتی مانند موش ها دشوار است برای اینکه فیزیولوژی متفاوتی با انسان دارند. پژوهشگران دانشگاه ام آی تی برای کمک به درک بهتر محور مغز و روده، یک سیستم اندام روی تراشه ابداع نموده اند که تعاملات میان مغز، کبد و روده بزرگ را تکرار می کنند.
پژوهشگران با بهره گیری از این سیستم توانستند تاثیر میکروب های ساکن روده را بر بافت مغز سالم و نمونه بافت مغز بیماران مبتلا به پارکینسون نشان دهند. آنها دریافتند اسیدهای چرب زنجیره کوتاه که توسط میکروب های روده تولید می شوند، می توانند اثرات بسیار متفاوتی بر سلول های سالم و بیمار مغز داشته باشند.
"مارتین تراپکار"(Martin Trapecar)، پژوهشگر ارشد این پروژه اظهار داشت: بااینکه اسیدهای چرب زنجیره کوتاه تا حد زیادی برای سلامتی انسان مفید هستند اما ما مشاهده کردیم که تحت وضعیت خاصی می توانند تعدادی از لطمه شناسی های مغزی را تشدید کنند.
پژوهشگران آزمایشگاه "لیندا گریفیت"(Linda Griffith) برای چندین سال، به توسعه ابزار کوچکی پرداختند که می توان از آنها برای پرورش مدلهای مهندسی شده بافت اندام های متفاوت بهره برد که با کانال های ریزسیال به یکدیگر متصل شده اند. این مدلها در بعضی موارد نسبت به مدلهای حیوانی می توانند اطلاعات دقیق تری در مورد بیماریهای انسان عرضه کنند.
گریفیت و همکارانش در پژوهش سال قبل خود، از یک سیستم میکروفیزیولوژیک برای مدل سازی تعاملات میان کبد و روده بزرگ استفاده کردند. آنها در بررسی خود دریافتند که اسیدهای چرب زنجیره کوتاه و مولکول های تولید شده توسط میکروب های روده می توانند التهاب خودایمنی در رابطه با بیماری کولیت زخمی را تحت شرایط خاصی، بدتر کنند. اسیدهای چرب زنجیره کوتاه می توانند اثرات مفیدی مانند افزایش تحمل بدن نیز بر بافت ها داشته باشند.
پژوهشگران در این بررسی جدید تصمیم گرفتند تا مغز و سلول های ایمنی را نیز به سیستم چند اندامی خود اضافه کنند. مغز، تعاملات بسیاری با دستگاه گوارش دارد که می توانند بواسطه سیستم عصبی روده یا گردش سلول های ایمنی، مواد مغذی و هورمون ها، میان اندام ها رخ دهند.
بیش از ۸۰ درصد موارد پارکینسون نمی توانند با جهش یک ژن خاص مرتبط باشند اما بقیه آنها علت ژنتیکی دارند. سلول هایی که پژوهشگران دانشگاه ام آی تی برای مدل پارکینسون خود بهره برده اند، به جهشی گرفتار هستند که به تجمع پروتئینی موسوم به "آلفا-سینوکلئین"(alpha synuclein) منجر می شود. تجمع این پروتئین، به سلول های عصبی لطمه می رساند و به بروز التهاب در سلول های مغزی منجر می شود. آزمایشگاه "رودولف جائنیش" (Rudolf Jaenisch)، پژوهشگر دانشگاه ام آی تی نیز سلول هایی را ارایه داده که این جهش در آنها اصلاح شده است اما از نظر ژنتیکی مشابه هستند و از همان بیماری گرفته شده اند که سلول های بیمار از آن به دست آمده اند.
گریفیت و تراپکار ابتدا این دو مجموعه سلول مغزی را در سیستم های میکروفیزیولوژیک که به هیچ بافت دیگری متصل نبودند، مورد بررسی قرار دادند و دریافتند که سلول های پارکینسون نسبت به سلول های سالم و اصلاح شده، التهاب بیشتری نشان می دهند. سلول های پارکینسون همین طور در توانایی سوخت و ساز لیپیدها و کلسترول، نقص هایی دارند.
تراپکار اظهار داشت: بنظر می رسد که اسیدهای چرب زنجیره کوتاه می توانند با تحت تاثیر قرار دادن متابولیسم لیپیدها، با بیماریهای تخریب کننده عصبی مرتبط باشند. هدف ما حالا کوشش برای درک این مساله است.
پژوهشگران قصد دارند انواع دیگری از بیماریهای عصبی را که ممکنست تحت تاثیر میکروبیوم روده قرار بگیرند، مدل سازی کنند. گریفیت اظهار داشت: یافته های این پژوهش نشان می دهند که مدلهای بافت انسانی می توانند اطلاعاتی را به دست بیاورند که مدلهای حیوانی از عهده آن برنمی آیند.
گریفیت در حال کار کردن روی نسخه جدیدی از این مدل است که رگ های خونی میکروبی را شامل می شود که بافت های متفاوت را به یکدیگر متصل کرده اند و به پژوهشگران امکان می دهند تا نحوه تاثیرگذاری جریان خون میان بافت ها را بر آنها بررسی نمایند.
این پژوهش، در مجله "Science Advances" به چاپ رسید.




منبع:

1399/11/14
02:51:01
0.0 / 5
212
مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۷ بعلاوه ۲
گروه هوش مصنوعی
iagrp.ir - مالکیت معنوی سایت گروه هوش مصنوعی متعلق به مالکین آن می باشد