پوست جدید رشدیافته در آزمایشگاه می‌تواند پیوند عضو را متحول کند

به گزارش سرویس تازه های دنیای فناوری مجله عصر اطلاعات ،

راندولف شرمن، مدیر بخش جراحی پلاستیک در مرکز پزشکی سیدرز-ساینای، قبلا بیماران دچار سوختگی‌های شدید را برای سازمان غیرانتفاعی Operation Smile درمان می‌کرد. حتی اگر این بیماران در پی پیوندهای پوستی متداول بهبودی پیدا کنند، ممکن است عملکرد را از دست بدهند. برخی نمی‌توانستند گردن خود را خیلی تکان دهند یا چشم یا دهان خود را به خوبی باز و بسته کنند.

شرمن که در مطالعه جدید مشارکت نداشت، خوشبین است که رویکرد جدید به دست مردم برسد و این حوزه از علم پزشکی را متحول کند. او می‌گوید این سازه پوستی می‌تواند برای درمان هر چیزی از زخم‌های دیابتی گرفته تا زخم بستر و گازگرفتگی سگ و سوختگی‌های شدید مفید باشد. او می‌گوید: «کارآیی بهتر، پذیرش بهتر، عملکرد بهتر و ظاهر بهتر، چهار جنبه تحول‌آفرین احتمالی از محصول جدید هستند.»

پوست اندامی دشوار برای مهندسی زیستی است، زیرا از انواع مختلفی از سلول‌ها تشکیل شده است که شکل‌های پیچیده‌ای را ایجاد می‌کنند و خواص مکانیکی آن در قسمت‌های مختلف با هم فرق دارد. برای مثال پوست روی کمر شما ازنظر شکل و عملکرد با پوست روی صورت یا پوست روی دست‌های شما فرق دارد.

پوست مانند ورقه پلاستیکی نیست که روی بدن کشیده شده باشد. پوست اندامی دارای عملکرد است که کارهای زیادی را انجام می‌دهد. پوست دمای بدن را تنظیم می‌کند و به حفظ هیدراتاسیون کمک می‌کند. همچنین، پایانه‌های عصبی موجود در پوست رابط ما با دنیای بیرون هستند و گرما، سرما، تیزی و کندی را احساس می‌کنند.

در طول دهه گذشته مهندسان زیستی گام‌های بزرگی درجهت ایجاد پیچیدگی‌های توصیف‌شده در بافت‌های رشدیافته در آزمایشگاه برداشته‌اند. برای مثال، آن‌ها سلول‌ها را با پیش‌سازهای لازم برای فولیکول‌های مو و عروق خونی کشت داده‌اند. اما آباجی نمی‌توانست از چیزی چشم‌پوشی کند که احساس می‌کرد به‌طور قابل‌توجهی نادیده گرفته شده است: هندسه پوست.

پوست کل گوشه و کنار بدن ما را می‌پوشاند و آباجی متوجه شد این مهندسی به ایجاد انسجام ساختاری آن کمک می‌کند. صفحه تخت نمی‌تواند این کار را انجام دهد. او می‌گوید: «به‌عنوان یک مهندس، این مساله آزارم می‌داد.»

تیم او آزمایش خود را با رشد دادن پوست به شکل استوانه‌ای ساده‌ای آغاز کرد. آن‌ها از اسکن سه‌بعدی یا مدل دیجیتال برای چاپ داربست پلاستیکی نفوذپذیری برای سلول‌های دو لایه از پوست یعنی درم (داخلی) و اپی‌درم (بیرونی) استفاده کردند.

پاپالاردو فیبروبلاست‌ها (سلول‌های درم) را با کلاژن در اطراف داربست قالب‌ریزی کرد. پس اینکه لایه به مدت دو هفته به بلوغ رسید، او کراتینوسیت ها یعنی سلول‌های موجود در اپی‌درم را اضافه کرد. سپس ترکیب به مدت یک هفته درمعرض هوا از یک سمت و درمعرض مایع از سمت دیگر قرار گرفت. آباجی می‌گوید: «فکر کردیم اگر بتوانیم یک استوانه بسازیم، می‌توانیم هر شکلی را بسازیم.»

این دستاورد موجب بحث میان پژوهشگران شد: اکنون چه چیزی بسازیم؟ یک گروه می‌خواستند صورت را رشد دهند، اما درنهایت گروه دیگر که می‌خواستند دست را رشد دهند، برنده شدند. آن‌ها ساختاری پنج انگشتی را تجسم کردند که از مچ قیچی می‌شد، مانند دستکش روی آن کشیده می‌شد و سپس بخیه می‌خورد. آباجی می‌گوید: «فقط باید اطراف ناحیه مچ را بانداژ کنید و این کل عمل جراحی خواهد بود.»

بنابراین، آزمایشگاه داربست پنج انگشتی را درحدود اندازه یک بسته شکر (بسته‌بندی‌های کوچکی که معمولا در رستوران‌ها و چای‌خانه‌ها به مشتریان ارائه می‌شود و حاوی ۲ تا ۴ گرم شکر است) را چاپ کرد، سلول‌ها را مانند قبل آماده کرد و سپس این سازه بدون لبه را با پیوندهای متداول مقایسه کرد.

در آزمایش کرنش مکانیکی، سازه‌های بدون لبه تا ۴۰۰ درصد بر تکه‌های صاف برتری داشتند. تصاویر میکروسکوپی ماتریکس خارج سلولی (شبکه‌ای از پروتئین‌ها و مولکول‌ها که ساختار بافت را ایجاد می‌کنند) طبیعی‌تر و سالم‌تری را نشان می‌داد. این ماتریکس دارای مولکول‌های بیشتری مانند اسید هیالورونیک و آرایش واقعی‌تری از سلول‌ها بود. آباجی خوشحال و درعین‌حال تعجب‌زده بود: «شگفت‌انگیز بود که ببینیم چگونه سلول‌ها به تغییر در هندسه واکنش نشان می‌دهند.» او فکر می‌کند این روش در ایجاد جایگزین طبیعی‌تر پوست بهتر عمل می‌کند، زیرا به سلول‌ها اجازه می‌دهد به روش طبیعی‌تری رشد کنند.

اما آیا پیوند پوستی مانند مورد توصیف‌شده می‌تواند انجام شود؟ آزمایش‌های پاپالاردو روی موش که آن را ۱۱ بار تکرار کرد، نشان می‌دهد این امر امکان‌پذیر است. انجام همین جراحی با پیوندهای صاف ممکن نبود. او تصمیم گرفت تا این کار را روی اندام حرکتی عقبی موش آزمایش کند، زیرا هندسه این ناحیه بسیار پیچیده است. چهار هفته بعد، جایگزین پوست به‌طورکامل با پوست واقعی موش ادغام شده بود.

آدام فاینبرگ، مهندس زیست‌پزشکی در دانشگاه کارنگی ملون می‌گوید: «روش انجام کار آن‌ها بسیار هیجان‌انگیز بود. در مسیری قرار داریم که این فناوری‌ها به‌طور گسترده در دسترس قرار می‌گیرند. درنهایت در حدود ده سال آینده نحوه ترمیم بدن انسان پس از جراحت یا بیماری واقعا تغییر خواهد کرد.»

بمنظور اطلاع از دیگر خبرها به صفحه اخبار فناوری مراجعه کنید.

درباره ی امیر

مطلب پیشنهادی

تعداد فالوورهای ایلان ماسک در توییتر رکورد زد

به گزارش سرویس تازه های دنیای فناوری مجله عصر اطلاعات ، ایلان ماسک در توییتر …