پژوهشگران دپارتمان مهندسی زیست‌پزشکی در دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) با طراحی ماده‌ای ترکیبی موفق شدند بدون تغییر سلول‌ها، اثرات پیری قلب را کاهش دهند.
به گزارش تکناک، این پژوهشگران به رهبری دکتر جنیفر یانگ به این ماده دست یافتند، که می‌تواند راه را برای درمان‌های نوین بیماری‌های قلبی هموار کند.
دانشمندان در این مطالعه، به جای تمرکز بر خود سلول‌های قلب، توجه خود را به ماتریکس خارج‌سلولی (ECM) معطوف کردند، که ساختاری پروتئینی و متراکم است که نه تنها سلول‌ها را در جای خود نگه می‌دارد بلکه به آنها دستور می‌دهد چگونه رفتار کنند.
این داربست طبیعی بدن با افزایش سن، سفت‌تر و سیگنال‌های شیمیایی آن دچار اختلال می‌شود و این دقیقا همان فرایندی است که باعث ایجاد بافت‌های آسیب‌دیده، کاهش انعطاف‌پذیری و تضعیف عملکرد قلب می‌گردد.
فهرست مطالب
چگونگی کاهش اثرات پیری قلب
پژوهشگران برای بررسی این جنبه کمترشناخته‌شده، ماده‌ای هیبریدی به نام DECIPHER (مخفف: DECellularized In Situ Polyacrylamide Hydrogel-ECM hybrid) طراحی کردند. این ماده، ترکیبی از بافت طبیعی قلب و ژل مصنوعی پلی‌آکریل‌آمید است، که ویژگی‌های سفتی و ترکیب شیمیایی ماتریکس خارج‌سلولی را تقلید می‌کند و به پژوهشگران اجازه می‌دهد این پارامترها را به صورت مستقل تنظیم کنند.
اِیوری روی سون، نویسنده اول این مقاله گفت: «ما تا امروز نمی‌دانستیم که در فرایند پیری، سفتی بافت یا سیگنال‌های شیمیایی، کدام‌یک نقش کلیدی‌تری دارد، چرا که این تغییرات هم‌زمان اتفاق می‌افتند. اما DECIPHER به ما این امکان را می‌دهد که هرکدام را جداگانه بررسی کنیم.»
سلول‌های پیر، جوان شدند!
زمانی که دانشمندان سلول‌های پیر قلب را روی داربست‌هایی قرار دادند که شرایط شیمیایی بافت جوان را تقلید می‌کرد، این سلول‌ها هم رفتار جوان‌تری از خود نشان دادند، حتی اگر محیط اطراف هنوز سفت و سخت بود. آزمایش‌های ژنتیکی هم نشان دادند که فعالیت هزاران ژن مرتبط با پیری و کارکرد سلول‌ها تغییر کرده است.
بالعکس، وقتی سلول‌های جوان روی ماتریکس خارج‌سلولی مشابه بافت پیر قرار گرفتند، علائم زودرس نارسایی و اختلال عملکردی حتی بدون سفتی بالا در آنها ظاهر شد. این یافته‌ها نشان می‌دهند که سیگنال‌های شیمیایی محیط پیرامونی تأثیر قابل توجهی در سلامت سلول‌ها دارند.
دکتر یانگ تأکید کرد: «یافته‌های ما نشان می‌دهند که در سلول‌های پیر، محیط بیوشیمیایی اطراف آنها نقش مهم‌تری از سفتی در بروز اختلال ایفا می‌کند. اگر بتوانیم این سیگنال‌ها را بازسازی کنیم، شاید بتوانیم بخشی از آسیب‌های قلب را از بین ببریم و عملکرد آن را بهبود بخشیم.»
از سوی دیگر، افزایش سفتی می‌تواند باعث پیر شدن زودهنگام سلول‌های جوان شود. این یعنی با هدف‌گیری دقیق برخی از جنبه‌های پیری ماتریکس خارج‌سلولی، ممکن است بتوانیم از بروز مشکلات قلبی در آینده جلوگیری کنیم.
کاربردهای گسترده‌تر
اگرچه این پژوهش در زمینه کاهش اثرات پیری قلب هنوز در مرحله آزمایشگاهی قرار دارد، اما محققان امیدوار هستند که یافته‌های آنها بتواند مسیر درمان‌هایی نوین را باز کند، که با هدف قرار دادن ماتریکس خارج‌سلولی، عملکرد قلب را در طول زمان حفظ یا بازسازی می‌کنند.
به گفته یانگ، این روش می‌تواند برای سایر بافت‌های بدن مانند کلیه و پوست نیز به‌کار رود، یا حتی در بررسی بیماری‌هایی مانند فیبروز یا سرطان مؤثر باشد؛ بیماری‌هایی که در آنها محیط مکانیکی اطراف سلول‌ها نقش حیاتی دارد.
این پژوهش در مجله Nature Materials منتشر شده است.
