دانشمندان با مهندسی زیستی موفق به تولید بافت کبدی آزمایشگاهی با قابلیت تشکیل خودبه‌خود رگ‌های خونی شدند.
به گزارش تکناک، این نوآوری راه را برای درمان‌های جدید بیماری هموفیلی و ساخت اندام‌های قابل پیوند هموار می‌کند.
این پروژه با همکاری پزشکان بیمارستان کودکان سینسیناتی آمریکا و پژوهشگرانی از ژاپن انجام شده است. آنها توانستند نمونه‌های کوچکی از کبد انسان (که به آنها «ارگانوئید کبدی» گفته می‌شود) بسازند. نکته جالب این است که این مدل‌ها به طور طبیعی رگ‌های خونی، درون خود ایجاد کردند. این دستاورد مهم است، چرا که یکی از مشکلات اصلی در ساخت اندام‌های مصنوعی، همین ایجاد رگ‌های خونی می‌باشد، که حالا تا حدودی حل شده است.
فهرست مطالب
راهی جدید برای درمان بیماری‌های انعقادی
این بافت‌های کبدی خودرگ‌زا (self-vascularizing) می‌توانند راه را برای ساخت پیوندهای زیستی قابل استفاده در انسان و درمان‌هایی نوین برای افراد مبتلا به بیماری هموفیلی و دیگر اختلالات انعقادی باز کنند.
تا پیش از این، بیشتر ارگانوئیدهای رشد‌یافته در آزمایشگاه فاقد رگ‌های خونی داخلی بودند و همین موضوع اندازه، عملکرد و کاربردهای پزشکی آنها را محدود می‌کرد.
رمزگشایی از ایجاد رگ‌های کبدی
پیشرفت جدید باعث گردش خون بهتر و بلوغ بافتی مؤثرتری شده است و در نتیجه، امکان رشد اندام‌های پیچیده و عملکردی انسان در خارج از بدن را فراهم می‌آورد.
دکتر تاکانوری تاکبه، محقق اصلی این پژوهش گفت: «پژوهش ما گامی مهم در درک و بازآفرینی تعاملات پیچیده سلولی در روند رشد کبد محسوب می‌شود. توانایی تولید رگ‌های عملکردی، افق‌های جدیدی را برای شبیه‌سازی زیست‌شناسی انسان و درمان اختلالات انعقادی و فراتر از آن رقم می‌زند.»
چگونگی رشد بافت کبدی آزمایشگاهی
در این فرایند از سلول‌های بنیادی القاشده پرتوان (iPSCs) استفاده شد، که در ژل‌های خاصی قرار گرفتند تا به‌سمت بافت‌های هدف هدایت شوند. این سلول‌ها می‌توانند از اهداکنندگان سالم یا بیماران گرفته شوند و قابلیت ویرایش ژنتیکی نیز دارند تا برای شبیه‌سازی یا اصلاح بیماری‌ها به‌کار روند.
پژوهشگران برای حل مشکل ساخت رگ‌های خونی در ارگانوئیدهای کبدی، حدود ده سال زمان صرف کردند تا راه‌حل مناسبی پیدا کنند. آنها در این مسیر، ابتدا سلول‌های بنیادی القاشده پرتوان را که توانایی تبدیل شدن به انواع مختلف سلول‌ها را دارند، به نوعی سلول ویژه به نام “iLSEPs” تبدیل کردند. این سلول‌ها در واقع پیش‌ساز سلول‌هایی هستند که رگ‌های خونی مخصوص کبد را می‌سازند. آنها با استفاده از این روش توانستند ساختارهای رگ‌دار و طبیعی‌تری ایجاد کنند.
سپس این سلول‌های ویژه را در محیطی به نام IMALI رشد دادند؛ محیطی که کمک می‌کند این سلول‌ها به طور طبیعی کنار سلول‌های دیگر کبد قرار بگیرند و با هم ساختار منظمی بسازند.
تشکیل طبیعی بافت چندلایه
در این فرایند، ترکیبی از چهار نوع سلول پیش‌ساز شامل آندودرم کبدی، مزانشیم سپتوم، سلول‌های شریانی و سلول‌های سینوزوئیدی تشکیل شد، که خودبه‌خود به رگ‌های سینوزوئیدی عملکردی تبدیل شدند.
برخلاف تحقیقات پیشین که از سلول‌های شریانی بالغ استفاده می‌کردند، این تیم با بهره‌گیری از پیش‌سازهای ویژه کبد به رشد طبیعی‌تر و یکپارچه‌تری دست یافتند.
دکتر نوريكازو سایكی، نویسنده اول مقاله از مؤسسه علوم توکیو عنوان کرد: «موفقیت این پروژه تا حد زیادی به این دلیل بود که سلول‌های مختلف در مجاورت هم رشد یافتند و توانستند از طریق سیگنال‌های طبیعی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و گام بعدی رشد خود را بردارند.»
رگ‌های خونی واقعی در بافت کبدی آزمایشگاهی
ارگانوئیدهای تولیدشده نه‌تنها به بافت کبدی واقعی شبیه‌تر بودند، بلکه مانند آن نیز عمل می‌کردند. این ساختارها رگ‌هایی سینوزوئیدمانند تولید کردند، که توان عبور مایع را داشتند و گردش خون طبیعی در کبد را شبیه‌سازی می‌کردند.
از همه شگفت‌انگیزتر، این بافت‌ها توانایی ترشح پروتئین‌های انعقادی را نیز پیدا کردند، از جمله فاکتور VIII، پروتئینی که در افراد مبتلا به هموفیلی A وجود ندارد.
در آزمایش‌هایی که روی موش‌ها انجام شد، ارگانوئیدهای کبدی، فاکتور VIII تولید کردند که توانست خون‌ریزی شدید را متوقف کند.
کاربردهای درمانی گسترده‌تر
همچنین این ارگانوئیدها، پروتئین‌های دیگر مرتبط با لخته‌سازی را تولید کردند و این نشان می‌دهد که می‌توانند در درمان طیف وسیعی از اختلالات نادر انعقادی یا حتی نارسایی حاد کبدی کاربرد داشته باشند.
در آمریکا حدود ۳۳ هزار مرد هموفیلی زندگی می‌کنند، که بیشتر آنها به نوع A مبتلا هستند. این بیماری می‌تواند باعث خون‌ریزی‌های مکرر داخلی، به‌ویژه در مفاصل شود که درد مزمن، محدودیت حرکتی و آسیب دائمی به‌دنبال دارد. در موارد شدیدتر، خون‌ریزی در مغز می‌تواند باعث تشنج یا فلج شود.
امید به آینده با رشد بافت کبدی آزمایشگاهی
اگر بتوان این ارگانوئیدهای کبدی را در مقیاس بزرگ تولید کرد، می‌توان از آنها مثل کارخانه‌های کوچک در بدن استفاده کرد تا پروتئین‌های مهمی بسازند، به‌ویژه برای افرادی که درمان‌های معمول برای آنها مؤثر نیست یا به ژن‌درمانی دسترسی ندارند.
همچنین در صورت آسیب کبدی، ممکن است روزی بتوانند به عنوان جایگزینی برای بازسازی عملکرد کبد بدون نیاز به پیوند کامل اندام عمل کنند.
