گروهی از پژوهشگران دانشگاه کیوتو موفق به توسعه یک سامانه پیشرفته موسوم به «ریه روی تراشه» شده‌اند که می‌تواند گامی مهم در مسیر مهار بیماری‌های همه‌گیر تنفسی مانند COVID-19 باشد.
به گزارش تکناک، این سامانه با ترکیب فناوری‌های میکروسیالی و سلول‌های بنیادی پرتوان القایی هم‌ژن (iPSC)، امکان شبیه‌سازی دقیق ساختار و عملکرد نواحی مختلف ریه انسان را فراهم کرده است. نوآوری که به گفته دانشمندان، زمینه‌ساز پیشرفت‌های چشمگیر در تشخیص، درمان و پیشگیری از بیماری‌های ریوی خواهد بود.
بیماری‌های ویروسی تنفسی طی دهه‌های اخیر چندین بار جهان را با بحران مواجه کرده‌اند و همچنان فشار سنگینی بر نظام‌های سلامت وارد می‌کنند. این ویروس‌ها اغلب دو ناحیه اصلی ریه را هدف قرار می‌دهند: راه‌های هوایی فوقانی و کیسه‌های هوایی ریز موسوم به آلوئول‌ها، جایی که تبادل گاز انجام می‌شود. هر یک از این نواحی پاسخ متفاوتی به عفونت نشان می‌دهند، موضوعی که مطالعه دقیق آن را برای دانشمندان دشوار کرده است. روش‌های سنتی مانند آزمایش روی حیوانات، یا استفاده از سلول‌های کشت‌شده ساده، اغلب از بازآفرینی واکنش‌های پیچیده ریه انسان ناتوان بوده‌اند.
پژوهشگران دانشگاه کیوتو برای عبور از این محدودیت‌ها، سامانه‌ای میکروفیزیولوژیکی (MPS) طراحی کرده‌اند، که ساختارهای راه هوایی و آلوئولی را در مقیاس میکرو بازسازی می‌کند. این سامانه به کمک iPSCهای هم‌ژن قادر است واکنش‌های ناحیه‌های مختلف ریه را به صورت دقیق و قابل کنترل شبیه‌سازی کند.
سچین یاداو، نویسنده اصلی مقاله و دانشجوی دکتری در دانشگاه کیوتو، در این‌باره گفت: «تراشه‌های ریوی مشتق‌شده از iPSC ما، این امکان را فراهم کرده‌اند تا پاسخ‌های متفاوت نواحی پروگزیمال و دیستال ریه به ویروس‌های تنفسی را از منبعی هم‌ژن مدل‌سازی کنیم.»
یافته‌های این تیم نه‌تنها درک علمی از سازوکارهای اختصاصی ویروس‌ها و بافت‌ها را تقویت می‌کند، بلکه بستری دقیق برای آزمایش اثربخشی داروها ارائه می‌دهد. همچنین این فناوری می‌تواند در طراحی مدل‌هایی از سایر اندام‌های بدن و حتی سامانه‌های چنداندامی کاربرد داشته باشد؛ موضوعی که به گفته پروفسور ریو‌جی یوکاکاوا، رهبر تیم تحقیقاتی، راه را برای مطالعه تعامل اندام‌ها هموار می‌سازد.
تاکشی نودا، پژوهشگر ارشد تیم نیز تأکید کرد: «توانایی شبیه‌سازی دقیق واکنش‌های میزبان نسبت به ویروس‌ها و نواحی مختلف ریه، درک ما از ویروس‌های نوظهور را افزایش می‌دهد و فرایند غربالگری اولیه داروها را بهینه می‌سازد.»
همچنین شیمپی گوتو، عضو دیگر تیم با اشاره به ویژگی‌های منحصربه‌فرد این فناوری گفت: «ادغام iPSC در سامانه ما امکان بهره‌گیری از پزشکی شخصی‌سازی‌شده و مدل‌سازی هم‌ژن را فراهم کرده و افق‌های جدیدی در درمان بیماری‌ها گشوده است.»
سامانه «ریه روی تراشه» صرفاً به مطالعات ویروسی محدود نمی‌شود. پژوهشگران بر این باور هستند که این فناوری می‌تواند در درمان بیماری‌های مختلف دیگر نیز مورد استفاده قرار گیرد؛ به‌ویژه از طریق بهره‌گیری از سلول‌های بنیادی اختصاصی هر بیمار، که امکان مطالعه بیماری‌ها را در سطحی فردمحور و دقیق فراهم می‌کند.
