ارگانوئیدهای کولون انسانی (HCOs) ساخته شده از سلول های بنیادی پرتوان، انواع سلول های ایمنی از جمله ماکروفاژهای ساکن بافت را به طور مشترک توسعه می دهند. و در حالی که آنها شبیه ماکروفاژهای ساکن در دستگاه گوارش انسان هستند، آنها نیز مانند آنها عمل می کنند: سلول های ایمنی به نشانه های التهابی پاسخ می دهند، سیتوکین ها ترشح می کنند و باکتری فاگوسیتوز می کنند. این داده‌ها رویکردی را برای تولید بافت‌های ارگانوئید انسانی با سلول‌های ایمنی ساکن در حال توسعه توصیف می‌کنند که می‌توانند برای مدل‌سازی بیماری‌های التهابی و نقش‌های رشدی جمعیت‌های ایمنی ساکن بافت مورد استفاده قرار گیرند.
مقاله پژوهشی با بررسی همتایان ”توسعه ماکروفاژهای مقیم عملکردی در ارگانوئیدهای کولون مشتق از سلول های بنیادی پرتوان انسان و کولون جنین انسان” منتشر شد در سلول بنیادی سلولی.
ساخت ماکروفاژهای کوچک کولون
جمعیت های متنوعی از سلول های ایمنی دستگاه گوارش (GI) بزرگسالان را پر می کنند. قبلاً اعتقاد بر این بود که بیشتر سلول‌های ایمنی موجود در روده، از جمله ماکروفاژهای ساکن، از سلول‌های بنیادی خونساز (HSCs) موجود در مغز استخوان مشتق شده‌اند.
مطالعات مهم بر روی موش ها نشان داده است که ماکروفاژهای ساکن بافت در بسیاری از اندام ها از پیش ماکروفاژهای جنینی می آیند. با این حال، چگونگی رشد ماکروفاژهای مقیم بافت در روده بزرگ جنین انسان در طول رشد جنینی، مبهم بوده است. به همین ترتیب، پیشرفت هایی در ایجاد انواع مختلف سلول های ایمنی و ارگانوئیدها از سلول های بنیادی پرتوان انسانی (hPSCs) حاصل شده است، اما هنوز امکان ایجاد ارگانوئیدهای دستگاه گوارش انسانی که حاوی سلول های ایمنی ساکن در بافت هستند، وجود ندارد.
نویسندگان همکار، خورخه او. مونرا، دکترا، و دانیل او. کچله، دکترا، و همکارانش تمایز hPSCها را به ارگانوئیدهای کولون انسانی (HCOs) حاوی مجموعه ای از پیش سازهای خونساز و انواع سلول گزارش می دهند. ماکروفاژهای مقیم بافت روده کوچک و بزرگ جنین انسان دارای یک امضای رونویسی شبیه به ماکروفاژهای HCO هستند. ماکروفاژهای HCO می‌توانند میزان سیتوکین‌هایی را که ترشح می‌کنند بر اساس نشانه‌هایی که پیش یا ضد التهاب هستند، تغییر دهند. آنها همچنین قادر به ایجاد یک دفاع قوی و فاگوسیتوز کردن باکتری های مضر هستند. پس از پیوند آنها به موش، ماکروفاژهای HCO در بافت ارگانوئید کولون باقی ماندند، ارتباط قوی با اپیتلیوم کولون برقرار کردند و توسط ماکروفاژهای مشتق از مغز استخوان میزبان از جای خود خارج نشدند.
ایجاد HCO با ماکروفاژهای مقیم راه جدیدی را برای بررسی نحوه تعامل سلول‌های ایمنی ذاتی با اپیتلیوم کولون به ما می‌دهد. علاوه بر این، HCOs را می توان برای تعیین عوامل طاقچه ای که امکان نگهداری ماکروفاژهای ساکن بافت را فراهم می کند، استفاده کرد.
از آنجایی که جمعیت های متنوعی از سلول های ایمنی دستگاه گوارش بزرگسالان را تشکیل می دهند و اکثر بیماری های روده، به ویژه بیماری های التهابی روده (IBDs)، سیستم ایمنی را درگیر می کنند، این HCO ها باید امکان مدل سازی بیماری های التهابی مانند انتروکولیت نکروزان، IBD های زودرس، باکتریایی را فراهم کنند. عوامل بیماری زا مانند کلستریدیوم دیفیسیلو پاتوژن های ویروسی مانند HIV که به راحتی ماکروفاژهای روده جنین را آلوده می کنند. علاوه بر این، ترکیب سایر انواع سلول های ایمنی می تواند برای مطالعه سایر مکانیسم های ایمنی ذاتی مانند هیپوکسی التهابی ناشی از نوتروفیل ها مورد استفاده قرار گیرد.
در نهایت، این مطالعه چارچوبی برای تولید سایر سیستم‌های ارگانوئید انسانی حاوی سلول‌های ایمنی ساکن ارائه می‌کند.