پیدا شدن راه پزشکی برای شناختنها پس از ۳۰۰ سال



پژوهشگران دانشگاه “پرینستون” آمریکا در مطالعه اخیرشان اظهار کرده اند، پس از 300 مطالعه، راه برای درمان بیماری ها پیدا شده است.

به گزارش ایسنا و به نقل از تی ان، در آزمایشگاه‌های کلنی‌های باکتریایی معمولاً در پتری دیش رشد می‌کنند، اما هیچ‌کس نمی‌تواند درک کند که چگونه کلنی‌ها خود را در محیط‌های سه‌بعدی واقعی‌تر مانند بافت‌ها و ژل‌ها در بدن ما یا خاک‌ها و رسوبات در محیط زیست، سازماندهی می‌کنند. دانستن این موارد می‌تواند برای پیشرفت تحقیقات پزشکی و زیست محیطی حیاتی باشد.

اکنون یک گروه بعدی از دانشگاه “پرینستون” راهی برای مشاهده‌ی پژوهش‌ها در محیط‌های سه اختراع کرده‌اند. با رشد آنها، کلنی‌های آنها به طور مداوم شکل‌های جذابی شبیه به شاخه‌های کلم بروکلی می‌دهند که این ساختار بسیار پیچیده‌تر از شکل‌هایی است که معمولاً در یک ظرف صاف ظاهر می‌شوند.

“سوجیت داتا” (Sujit Datta) استادیار مهندسی شیمی و بیولوژیکی در دانشگاه پرینستون و نویسنده ارشد این مطالعه گفت: از زمان کشف‌ها در بیش از 300 سال پیش، آزمایشگاه‌های بیشتری را در لوله‌های آزمایش یا روی پتری دیش مطالعه قرار دادند. که این امر نتیجه‌های عملی بود و دلیل عدم وجود کنجکاوی بود. اگر رشد‌ها را در بافت‌ها یا خاک‌ها ببینید، در می‌یابید که آنها مات و کدر هستند و در واقع نمی‌توانید ببینید که کلنی چه می‌کند. این واقعاً چالش برانگیز است.

در این مطالعه داتا و همکارانش، این رفتار را با استفاده از یک آزمایش سیستمی کشف کردند که این سیستم را به آنها می‌دهد تا بی‌سابقه‌ها را در حالت طبیعی و سه بعدی خود انجام دهند. به‌طورمنتظره، پس از آزمایش‌هایی که کلنی‌های وحشی به طور معمول مانند سایر رشد‌های طبیعی مانند رشد کریستال‌ها یا گسترش یخ‌زدگی روی شیشه‌های پنجره است، بررسی می‌شود.

داتا گفت: این نوع اشکال خشن و شاخه‌دار در طبیعت در همه جا وجود دارند، اما معمولاً در زمینه رشد یا تجمع سیستم‌های غیرزنده فعالیت دارند. آنچه ما دریافت می کنیم که هر چند این مجموعه ها از موجودات زنده هستند، رشد می کنند، آنها در حالت سه بعدی، ساختار کلنیایی بسیار مشابهی دارند.

داتا و همکارانش امیدوارند که این یافته‌ها را با مجموعه تحقیقاتی در مورد رشد گیاهان از توسعه مواد ضدمیکروبی انجام دهند تا تحقیقات دارویی، پزشکی و زیستمحیطی و همچنین اقداماتی را که در آن‌ها می‌توان از آن استفاده کرد، کمک کرد.

داتا بیان کرد: در سطح بنیادی، ما هیجان‌زده هستیم که این کار پیوندهای شگفت انگیز را بین شکل و عملکرد در سیستم‌های بیکی و مطالعات فرآیندهای رشد بیجان در علم و آمار فیزیک نشان می‌دهد. اما همچنین، ما فکر می‌کنیم که این دیدگاه جدید در زمان و مکان رشد سلول‌ها به صورت سه بعدی برای هر کسی که از رشد آن استفاده می‌کند، به عنوان کاربردهای زیستمحیطی، صنعتی و زیست‌پزشکی جالب خواهد بود.

در هر سال، تیم تحقیقاتی داده‌ها در حال توسعه سیستمی بوده است که به آنها امکان می‌دهند پدیده‌هایی را که معمولاً در محیط‌های غیر شفاف پنهان می‌شوند، را تجزیه و تحلیل کنند. این گروه از هیدروژل‌های طراحی‌شده ویژه، پلیمرهای جاذب آب شبیه به ژله‌ها و لنزهای تماسی به عنوان ماتریس‌هایی برای حمایت از رشد درمان‌ها در حالت سه بعدی استفاده می‌شوند. نسخه‌های متداول هیدروژل‌ها، مواد این گروه از توپ‌های بسیار ریز هیدروژل ساخته می‌شوند و به راحتی توسط باکتری‌ها تغییر شکل می‌دهند و اجازه می‌دهند از مخاطرات آزادانه و مواد مغذی عبور کنند که از رشد باکتری‌ها حمایت می‌کنند و در برابر نور شفاف هستند.

داتا افزود: این مواد مانند یک گودال توپ هستند که در آن توپ یک هیدروژل خاص است. آنها میکروسکوپی هستند، بنابراین شما واقعاً نمی‌توانید آنها را ببینید. تیم تحقیقاتی ما ترکیب هیدروژل را برای تقلید از ساختار خاک یا بافت کالیبره کردند. هیدروژل به اندازه کافی قوی است که بدون آن مقاومت کافی برای محدود کردن رشد کند، از کلنی باکتریایی در حال حمایت است. از آنجایی که کلنی‌های باکتری در ماتریس هیدروژیک می‌سازند، می‌توانند به راحتی توپ‌های اطراف خود را رشد دهند تا به نیفتند.

در ادامه آزمایشات را با چهار نوع آزمایش مختلف انجام دادند تا ببینند چگونه در محیط سه بعدی رشد می‌کنند.

داتا گفت: ما انواع سلول، شرایط مواد مغذی و خواص هیدروژل را تغییر دادیم. دکتر در هر الگوهای رشد یکسانی را مشاهده کردند. ما به طور سیستماتیک همه این کشورها را تغییر دادیم، اما به نظر می‌رسد این یک پدیده عمومی است.

داتا گفت که نظر می‌رسد دو عامل باعث رشد کلم بروکلی در سطح کلنی می‌شود. اول، باکتری‌هایی که به بالاترین سطح از مواد مغذی یا دسترسی دارند، سریع‌تر از باکتری‌های موجود در محیط‌های دارای کمتر، رشد و تکثیر می‌شوند. حتی یکنواخت‌ترین محیط‌ها دارای تراکم ناهمواری از مواد مغذی هستند و این تغییرات باعث می‌شوند لکه‌هایی در سطح کلنی به جلو یا عقب بروند شوند. تکرار در سه بعدی، باعث می‌شود کلنی، برجستگی‌ها و ندول‌هایی را تشکیل دهند زیرا برخی از زیر گروه‌های باکتری سریع‌تر از همسایگان خود رشد می‌کنند. گِرِهَک یا ندول (nodule) یک ساختار غیرعادی گرد و تقریباً صاف است که در قسمت‌های مختلف بدن ممکن است بروز کند.

دوم، بررسی های انجام شده در محیط سه بعدی، تنها به سطح کلنی رشد کرده و تقسیم می شود. به نظر می‌رسید که باکتری‌هایی که در مرکز کلنی جمع‌آوری شده‌اند، در حالت غیرفعال هستند. از آنجایی که باکتریهای درونی رشد نمی‌کردند و تقسیم نمی‌شوند، سطحی که تحت فشاری قرار می‌گیرند، نمی‌گیرند که باعث انبساط یکنواخت شوند. در عوض، گسترش آن در درجه اول توسط رشد در امتداد لبه کلنی انجام می‌شود و در امتداد لبه در معرض تغییرات مواد مغذی است که در نهایت منجر به رشد ناهموار می‌شود.

«آلخاندرو مارتینز-کالوو» (Alejandro Martinez-Calvo)، دانشگاه فوق دکتری در دانشگاه پرینستون و نویسنده این مطالعه، گفت: اگر رشد یکنواخت بود و تفاوت بین باکتری‌های داخل کلنی و‌های اطراف کلنی وجود ندارد، این کار مانند یک است. بالن بود. فشار از داخل آشفتگی در اطراف را بر می‌کند.

برای توضیح اینکه چرا این فشار وجود ندارد، یک برچسب فلورسنت را به پرورش دهندگانی که با رشد سلول‌ها در سلول‌ها فعال می‌شوند. غذای فلورسنت زمانی که باکتری ها فعال هستند روشن می شوند و زمانی که تاریک می شوند. با مستعمرات، مشاهدات مشاهداتی که‌های لبه کلنی به رنگ سبز روشن هستند، در حالی که رنگ آن کلنی تیره باقی مانده است.

داتا گفت: این کلنی اساسا خود سازماندهی می‌کند و به یک هسته و پوست تبدیل می‌شود که رفتارهای متفاوتی دارند. این نظریه است که بیشتر مواد مغذی را جذب می‌کند و مقداری برای مواد درونی باقی می‌گذارد. ما فکر می‌کنیم که آن‌ها به دلیل گرسنگی در حال خوابیدن هستند. در تحقیقات آینده احتمالاً محققان برای درک بهتر مکانیسم‌های رشد پشت، پیام‌های ساختارهای رشد در عملکرد کلنی‌ها و به کارگیری این درس‌ها در سایر زمینه‌های موردعلاقه‌های رشد می‌کنند.

او گفت: در نهایت، این کار اطلاعات بیشتر را برای درک و در نهایت کنترل چگونگی رشد گیاهان در طبیعت به ما می‌دهد.

تحقیقات این مطالعه در مجله “National Academy of Sciences” منتشر شده است.

انتهای پیام



منبع