پژوهشگران غده اشکی انسان را در آزمایشگاه پرورش دادند و موجب شدند گریه کند
بیشتر ارگان‌های موجود درون بدن انسان بالغ قادر به بازسازی هستند، یعنی برای حفظ سلامت و عملکرد بافت سلول‌های خود را بازتولید می‌کنند. این قابلیت به خاطر سلول‌های بنیادی بالغی است که در بیشتر اعضا وجود دارند و برای جایگزین کردن سلول‌های پیر و آسیب‌دیده تقسیم می‌شوند. سلول‌های بنیادی را می‌توان جدا کرد و در آزمایشگاه پرورش داد. با انجام این کار، سلول‌های بنیادی همتاهای ریزی از ارگان‌های بدن را می‌سازنند که آنها را ارگانوئید می‌نامیم.
به گزارش وب‌سایت The Conversation، اخیرا گروهی از پژوهشگران دانشگاه اوترخت هلند ارگانوئید غده‌ی اشکی انسان را تولید کرده‌اند و توانسته‌اند اشک آن را نیز درآورند. البته این کار ازطریق آزاردادن انجام نشده است بلکه با قرار دادن ارگانوئید درمعرض آدرنالین که در انسان‌ها هنگام مواجهه با درد آزاد می‌شود. مطالعه‌ی اشک‌های ارگانوئید ممکن است بتواند به ایجاد درمان‌های بیماری خشکی چشم، ازجمله ازطریق پیوند ارگانوئیدها به بیماران کمک کند.
تا همین اواخر، مطالعه‌ی سلول‌های بنیادی در آزمایشگاه بسیار دشوار بود، زیرا پژوهشگران نمی‌توانستند آنها را در ظرف آزمایشگاه پرورش دهند. سپس در سال ۲۰۰۹، دستورالعمل کاملی برای کشت سلول‌های بنیادی روده پیدا شد که به همتاهای ریزی از روده رشد پیدا می‌کردند. به علت شباهت بافت‌های حاصل با ارگانی که با استفاده از سلول‌های بنیادی آن ساخته می‌شوند، این مدل‌های درون آزمایشگاهی را ارگانوئید می‌نامیم.
از آن زمان، بیشتر ارگان‌ها به شکل ارگانوئید ساخته شده‌اند که برای مطالعه‌ی فیزیولوژی و بیماری‌های مرتبط با آن بافت خاص استفاده می‌شوند. اخیرا از ارگانوئیدها برای مطالعه‌ی نحوه‌ی تأثیر ویروس SARS-CoV2 بر اعضای مختلف بدن استفاده شده است و مشخص شده است که SARS-CoV2 می‌تواند روده انسان را آلوده کند که توضیح می‌دهد چرا برخی بیماران مبتلا به کووید ۱۹ دچار اسهال می‌شوند.
درحالی‌که ارگان‌های زیادی به‌عنوان ارگانوئید در آزمایشگاه‌ها تولید می‌شوند، گروهی از پژوهشگران به‌دنبال ارگانی رفتند که هنوز مورد توجه قرار نگرفته بود: غده اشکی.
غده اشکی ارگان بسیار مهمی است: این غده اشک‌هایی را تولید می‌کند که چشم را روان کرده و از آن دربرابر عفونت‌ها محافظت می‌کند. وقتی غده اشکی به درستی کار نکند، چشم افراد دچار خارش و درد می‌شود و بیماری خشکی چشم ایجاد می‌شود. این مشکل در حداقل ۵ درصد از بزرگسالان در سراسر جهان رخ می‌دهد. مطالعات درمورد این بیماری به دلیل فقدان مدل غده اشکی انسانی خوب با مانع روبه‌رو بوده است. پژوهشگران در تلاش برای رفع این مانع، ارگانوئیدهای غده اشکی را ساختند.
غده اشکی انسان در بالای چشم قرار دارد. مجرای اشکی که در تصویر به رنگ صورتی نشان داده شده است، در لبه‌ی داخلی چشم قرار گرفته است.
برای آغاز کشت ارگانوئید به بافت بیمار نیاز دارید. پژوهشگران نمونه‌های غده اشکی را از بیمارستان گرفتند و آنها را به قطعات کوچک‌تری درآوردند. قطعات حاصل مانند بالشتکی در قطره‌ای از ژل قرار داده شد. ژل به سلول‌های بنیادی اجازه می‌دهد تا در محیطی سه‌بعدی رشد کنند و آنها را قادر می‌سازد تا به هر شکلی سازماندهی پیدا کنند. در مرحله‌ی بعد، پژوهشگران سلول‌های بنیادی را برای تقسیم شدن تحریک کردند. چند روز بعد، آنها توانستند اولین ارگانوئیدهای غده اشکی را ببینند که شبیه کُره‌ای درون ظرف آزمایشگاه رشد کرده بودند.
این اولین گام بود، زیرا ارگانوئیدهای غده اشکی عمدتا حاوی سلول‌های بنیادی بودند. سلول‌های بنیادی غده اشکی از سلول‌های بالغ موجود در غده اشکی متفاوت هستند. درواقع، خود سلول‌های بنیادی توانایی تولید اشک یا اشک ریختن را ندارند. اما سلول‌های بنیادی غده اشکی به سلول‌های بالغ غده اشکی تبدیل می‌شوند که قدرت اشک ریختن دارند. این فرایند تمایز نامیده می‌شود و به محض اینکه پژوهشگران تحریک سلول‌های بنیادی برای تقسیم شدن و ایجاد سلول‌های بنیادی دیگر را متوقف کنند، رخ می‌دهد. پژوهشگران دریافتند که قبل از اینکه ارگانوئیدهای غده اشکی بتوانند اشک تولید کنند، حداقل هفت روز کشت نیاز است.
مرحله‌ی نهایی آزمایش واداشتن ارگانوئیدها به گریه کردن بود. در انسان‌ها، گریه ناشی از احساس درد با محرک‌هایی نظیر آدرنالین القا می‌شود. پژوهشگران برای بازآفرینی این فرایند در ظرف آزمایشگاه ارگانوئیدهای غده اشکی را درمعرض آدرنالین قرار دادند. آدرنالین موجب شد ارگانوئید غده اشکی مانند بالون متورم شود. ارگانوئیدهای اشک‌های خود را درون خود می‌ریختند؛ آنها گریه می‌کردند اما جایی برای رفتن اشک‌های آنها وجود نداشت.
غده‌های اشکی که به‌صورت ارگانوئید در ظرف آزمایشگاه کشت داده شدند
با ارگانوئیدهای غده اشکی چه کاری می‌توان انجام داد؟ اول از همه، پژوهشگران می‌توانند از آنها برای مطالعه‌ی نحوه‌ی عمل غده اشکی استفاده کنند: این غده چگونه اشک می‌سازد، چه نوع اشک‌هایی می‌تواند بسازد و وقتی غده اشکی دیگر اشکی تولید نمی‌کند، چه اتفاقی می‌افتد.
درحال‌حاضر افراد مبتلا به بیماری خشکی چشم باید به‌طور مداوم از قطره‌های چشمی برای روان کردن سطح چشم خود استفاده کنند. با استفاده از ارگانوئیدهای غده اشکی دانشمندان می‌توانند به‌دنبال داروهای بهتر و موثرتری برای درمان بیماری خشکی چشم بگردند. ارگانوئیدهای غده اشکی حتی می‌توانند درنهایت به بیمار مبتلا به خشکی چشم پیوند شوند.
استراتژی مذکور درحال‌حاضر درزمینه‌ی ارگانوئیدهای غده بزاقی در کارآزمایی بالینی درحال آزمایش است. بیمارانی که در پی ابتلا به سرطان‌های سر و گردن تحت رادیوتراپی قرار می‌گیرند، اغلب غدد بزاقی خود را از دست می‌دهند و دچار خشکی دهان می‌شوند. پژوهشگران امیدوار هستند پیوند ارگانوئیدهای غده بزاقی بتواند این مشکل را رفع کند.
یکی دیگر از بافت‌هایی که پژوهشگران به آن توجه دارند، غده اشکی تمساح است که به‌طور قابل‌توجهی شبیه غده اشکی انسان است اما تفاوت‌های جالبی نیز با آن دارد. به‌زودی ممکن است پژوهشگران ارگانوئیدهای غده اشکی تسماح را در آزمایشگاه پرورش دهند و برای اولین‌بار، اشک تمساح را در ظرف آزمایشگاه تولید کنند.