فهرست مطالب
محققان توانسته‌اند برای اولین بار در تاریخ مهندسی زیست، یک مدل واقعی از مغز استخوان انسان را با استفاده از سلول‌های انسانی بسازند.
به گزارش سرویس پزشکی تکناک، دانشگاه بازل سوئیس و بیمارستان دانشگاهی بازل اعلام کرده‌اند که این مدل می‌تواند به کاهش یا جایگزینی استفاده از حیوانات در بسیاری از تحقیقات علمی، از جمله تحقیقات سرطان خون و آزمایش داروها کمک کند.
01
از 03بازتولید شرایط حیاتی بدن
مغز استخوان که به عنوان «کارخانه خون» بدن شناخته می‌شود، در پس‌زمینه به طور مداوم فعالیت می‌کند و تنها زمانی اهمیت آن نمایان می‌شود که بیماری‌های خونی رخ می‌دهد. مغز استخوان به‌طور روزانه میلیاردها سلول تولید می‌کند. این بافت پیچیده شامل اجزای تخصصی مانند: سلول‌های استخوانی، رگ‌های خونی، اعصاب و سلول‌های ایمنی است. ساختار اسفنجی مغز استخوان به‌شکلی سازمان‌دهی شده است که به نواحی میکروسکوپی خاصی به نام «نیش‌ها» (niche) تقسیم می‌شود. درک این نواحی مغز استخوان اهمیت زیادی دارد، به‌ویژه زمانی که اختلالاتی مانند سرطان‌های خون رخ می‌دهند.
نیش اندواستیال که در نزدیکی سطح استخوان قرار دارد، برای تولید خون به‌طور طبیعی بسیار حیاتی است، همچنین با نحوه مقاومت سرطان‌های خون در برابر درمان‌ها ارتباط دارد. تحقیقات کنونی به مدل‌های حیوانی یا کشت‌های سلولی ساده‌شده وابسته است، که قادر به بازسازی دقیق پیچیدگی سلولی مغز استخوان انسانی و نیش اندواستیال نیستند. محققان برای غلبه بر این مشکل، مدل جدیدی را طراحی کرده‌اند.
حتما بخوانید: بازسازی بافت عملکردی مثانه با سلول‌های مغز استخوان
بیشتر بخوانید: کشفی شگفت‌انگیز برای جلوگیری از عوارض پیوند مغز استخوان
02
از 03مدل مغز استخوان انسان چگونه ساخته شد؟
بافت پیچیده و واقعی مغز استخوان از دو مؤلفه اصلی تشکیل شده است، که شامل یک اسکلت پشتیبانی‌کننده و سلول‌های تخصصی انسانی می‌شود. اساس این ساختار، یک اسکلت مصنوعی از هیدروکسی‌آپاتیت بود، که یک ماده معدنی طبیعی است و در استخوان‌ها و دندان‌ها یافت می‌شود. تیم تحقیقاتی سلول‌های انسانی را در این اسکلت قرار دادند، که با استفاده از تکنیک‌های زیست‌شناسی مولکولی به سلول‌های بنیادی پرتوان بازبرنامه‌ریزی تبدیل شده بودند. این سلول‌های بنیادی که به‌طور مصنوعی پرورش یافته بودند، توانایی تولید انواع مختلف سلول‌های تخصصی مورد نیاز برای مغز استخوان (مانند: سلول‌های استخوانی، رگ‌های خونی و اعصاب) را پیدا کردند، بر اساس سیگنال‌هایی که در این محیط مهندسی‌شده دریافت می‌کردند.
محققان سلول‌های بنیادی را درون ساختار استخوان مصنوعی قرار دادند و سپس از فرایندهای هدفمند برای تولید منظم انواع مختلف سلول‌های مغز استخوان استفاده کردند. بررسی‌های تکمیلی نشان داد که این ساختار سه‌بعدی به‌طور دقیق نیش اندواستیال انسانی را شبیه‌سازی می‌کند و اندازه‌ای بزرگ دارد (قطر ۸ میلی‌متر و ضخامت ۴ میلی‌متر). جالب اینجا است که این مدل واقعی قادر بود تولید خون انسانی را در آزمایشگاه برای چندین هفته حفظ کند.
مطلب پیشنهادی: کشف درمان جدید برای عوارض جانبی پیوند مغز استخوان
03
از 03کاهش استفاده از حیوانات و پیشرفت در آزمایش داروها
مزیت اصلی و فوری این سیستم، استفاده از آن برای درک بهتر بیولوژی انسان است. پرفسور ایوان مارتین می‌گوید که اگرچه مطالعات روی موش‌ها به‌طور چشمگیری مفید بوده‌اند، اما مدل انسانی جدید به‌طور دقیق‌تری بیولوژی انسان را بازسازی می‌کند. وی توضیح می‌دهد: «این مدل می‌تواند به عنوان مکملی برای بسیاری از آزمایش‌های حیوانی در زمینه مطالعه تشکیل خون در شرایط سالم و بیماری عمل کند.» همچنین این مدل پتانسیل زیادی برای توسعه داروها دارد. با وجود این، محققان اشاره می‌کنند که برای آزمایش موازی چند دارو و دوز مختلف، اندازه فعلی مدل به احتمال زیاد بیش از حد بزرگ است و به کوچک‌سازی نیاز دارد.
بخوانید: کشف درمان جدید برای عوارض جانبی پیوند مغز استخوان
در نهایت، این مدل ممکن است به‌عنوان ابزاری برای طراحی برنامه‌های درمانی شخصی‌سازی‌شده برای بیمارانی به کار رود که با سرطان‌های خون دست و پنجه نرم می‌کنند. این فرایند شامل ساخت مدل‌های مغز استخوان فردی با استفاده از سلول‌های اختصاصی بیمار است. سپس محققان می‌توانند درمان‌های مختلف را در شرایط آزمایشگاهی تست کنند و مؤثرترین درمان را برای هر بیمار خاص انتخاب نمایند. با وجود این، تیم تحقیقاتی اذعان می‌کند که برای دستیابی به این هدف، نیاز به توسعه بیشتر وجود دارد. هرچند، خلق موفقیت‌آمیز این کارخانه خون انسانی، به عنوان اولین گام مهم در این مسیر، اهمیت بسیاری دارد.
نتایج این تحقیق در مجله Cell Stem Cell منتشر شده است.
