رشد رگ‌های خونی در اندام‌های آزمایشگاهی ممکن شد

دانشمندان برای نخستین‌بار موفق به رشد هم‌زمان بافت‌های اندامی و رگ‌های خونی در اندام‌های شبیه‌سازی شده آزمایشگاهی شدند.

به گزارش تک‌ناک، سال‌ها است که دانشمندان در تلاش‌ هستند تا نسخه‌های مینیاتوری از اندام‌هایی مانند: قلب، ریه و کبد را در آزمایشگاه تولید کنند. این اندام‌های کوچک که «ارگانوئید» نام دارند، به دانشمندان امکان داده‌اند تا بیماری‌ها را بهتر درک کنند و داروهای جدید را در محیط کنترل‌شده‌ آزمایش نمایند.

با وجود این، یک مشکل اساسی همیشه وجود داشته، که نبود رگ‌های خونی در این ارگانوئیدها بوده است. به نظر می‌رسد که اکنون این مشکل برطرف شده و گامی بزرگ در مسیر درمان بیماری‌های نادر و ساخت اندام‌های جایگزین برداشته شده است.

دلیل اهمیت رگ‌های خونی در اندام‌های آزمایشگاهی

اندام‌های بدن انسان برای عملکرد صحیح، نیازمند خون‌رسانی مداوم، اکسیژن و مواد مغذی‌ هستند. در غیاب شبکه‌ رگ‌های خونی، ارگانوئیدها نمی‌توانند به‌اندازه کافی رشد کنند، عملکرد کامل داشته باشند یا به بلوغ برسند. به‌ عنوان مثال، یک کلیه‌ آزمایشگاهی بدون رگ، نمی‌تواند خون را فیلتر کند، یا یک ریه‌ آزمایشگاهی بدون رگ، توانایی تبادل گاز را نخواهد داشت.

دو مطالعه‌ علمی مهم در تیرماه امسال، در مجلات معتبر Science و Cell منتشر شدند، که راهکاری نوین برای حل این معضل ارائه دادند.

طبق گزارش خبرگزاری Nature، این راهکار به پژوهشگران اجازه می‌دهد تا از همان مراحل اولیه رشد ارگانوئید، هم‌زمان بافت اندام و رگ‌های خونی را پرورش دهند، نه اینکه آنها را جداگانه بسازند و بعداً ترکیب کنند.

ریه‌ آزمایشگاهی با رگ‌های خونی واقعی

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا با استفاده از سلول‌های بنیادی پرتوان، یعنی سلول‌هایی که توانایی تبدیل به انواع سلول‌های بدن را دارند، سعی کردند بافت ریه و شبکه‌ خونی را هم‌زمان رشد دهند.

دانشمندان در ابتدا فکر می‌کردند که برای ساخت رگ‌ها و بافت ریه، باید آنها را جداگانه تولید و بعد به هم متصل کنند. اما با کمال تعجب مشاهده کردند که سلول‌ها به‌ طور خودکار هم‌زمان به رگ‌های خونی (که در تصویر بالا با رنگ صورتی مشخص شده‌اند) و بافت ریه تبدیل می‌شوند. پیش از این، محققان این پدیده را به اشتباه یک مشکل یا آلودگی در آزمایش می‌دانستند.

دانشمندان روشی توسعه دادند که در آن بافت ریه و رگ‌های خونی از ابتدا با هم رشد می‌کنند، که درست مانند روند رشد طبیعی جنین است.

نتیجه این کار موارد زیر بود:

• تنوع سلولی بیشتر
• ساختار سه‌بعدی دقیق‌تر
• بقای بهتر سلول‌ها
• توسعه‌ کامل‌تر ارگانوئیدها

هنگامی که این ریه‌های آزمایشگاهی به بدن موش‌ها پیوند زده شدند، توانستند کیسه‌های هوایی (آلوئول‌ها) ایجاد کنند، که برای تبادل گاز حیاتی‌ هستند.

کاربرد عملی فوری

پژوهشگران بلافاصله از این ریه‌های جدید برای مطالعه‌ بیماری نادری به نام «ناهنجاری مویرگی آلوئولی با ناهماهنگی وریدهای ریوی» (ACDMPV) استفاده کردند؛ بیماری‌ کشنده‌ای که به دلیل جهش در ژنی به نام FOXF1 ایجاد می‌شود.

موفقیتی دیگر در رشد رگ‌های خونی اندام‌های آزمایشگاهی

در یک دانشگاه دیگر، گروهی به رهبری دکتر اسکار آبیلز از دانشگاه استنفورد، روی رشد ارگانوئیدهای قلب و کبد با رگ‌های خونی تمرکز کردند.

این گروه تحقیقاتی با ترکیب روش‌های شناخته‌شده برای تولید سلول‌های قلبی (کاردیومیوسیت)، سلول‌های اندوتلیال و سلول‌های عضلات صاف، در مجموع ۳۴ ترکیب مختلف از فاکتورهای رشد و مولکول‌ها را آزمایش کردند.

ترکیب جادویی شماره ۳۲

پس از دو هفته، یکی از ترکیبات با نام «شماره ۳۲» نتایج خارق‌العاده‌ای از خود نشان داد. این ترکیب باعث رشد ارگانوئیدهایی قلبی شد که:

• سرشار از سلول‌های قلبی، رگ‌ها و عضلات صاف بودند،
• ساختاری سه‌بعدی و سازمان‌یافته داشتند،
• رگ‌های واقعی شبیه مویرگ‌ها را در خود جای داده بودند.

این ارگانوئیدها تقریباً همه سلول‌های موجود در قلب واقعی انسان را در خود داشتند. دکتر آبیلز گفت: «وجود این همه سلول قلبی کاملاً غافلگیرکننده و خوشحال‌کننده بود.»

گامی بزرگ به سوی ساخت اندام‌های جایگزین

این دستاوردهای علمی، نه تنها امکان بررسی دقیق‌تر بیماری‌ها و رشد طبیعی اندام‌ها را فراهم می‌کنند، بلکه در آینده‌ای نه‌چندان دور می‌توانند راه را برای تولید اندام‌های انسانی قابل پیوند هموار کنند.