دانشمندان دانشگاه بازل سوئیس با دستاوردی خیره‌کننده، برای نخستین بار در تاریخ مهندسی زیستی، موفق به ساخت یک مدل واقع‌گرایانه و عملکردی از مغز استخوان انسان با استفاده از سلول‌های انسانی شدند. این موفقیت چشمگیر، افق‌های تازه‌ای را برای تحقیقات روی بیماری‌های خونی، به‌ویژه سرطان خون (لوسمی)، و همچنین توسعه و آزمایش داروهای جدید بدون نیاز به مدل‌های حیوانی می‌گشاید.
دستاورد بزرگ در مهندسی زیستی: ساخت مدل عملکردی مغز استخوان انسان
این پژوهش که توسط محققان دانشگاه بازل سوئیس و بیمارستان وابسته به آن انجام شده، نشان‌دهنده گامی بزرگ در درک و مبارزه با بیماری‌های پیچیده خونی است. مدل سه‌بعدی مغز استخوان انسان که در محیط آزمایشگاه ساخته شده، قرار است جایگزین مناسبی برای آزمایش‌های حیوانی باشد و به درک عمیق‌تر سازوکارهای بیماری‌هایی مانند لوسمی و واکنش بدن به درمان‌های دارویی کمک کند. این رویکرد نوین، علاوه بر کاهش نیاز به حیوانات آزمایشگاهی، نتایج قابل‌اعتمادتر و مرتبط‌تری با فیزیولوژی انسان ارائه می‌دهد.
کارخانه خون‌سازی بدن؛ پیچیدگی و اهمیت مغز استخوان
مغز استخوان به حق "کارخانه خون‌سازی" بدن انسان لقب گرفته است. این عضو حیاتی، بی‌وقفه میلیاردها سلول خونی را روزانه تولید می‌کند و نقش کلیدی در حفظ سلامت ایفا می‌نماید؛ فعالیتی که تا زمان بروز یک بیماری خونی معمولاً نادیده گرفته می‌شود. مغز استخوان بافتی به شدت پیچیده است که از اجزای خاصی مانند سلول‌های استخوان، رگ‌های خونی، اعصاب و سلول‌های ایمنی تشکیل شده است. ساختار اسفنجی آن به ریزمحیط‌های تخصصی یا "نیچ" (niche) سازماندهی شده که هر کدام وظایف مشخصی دارند. درک عملکرد صحیح این نیچ‌ها، به‌ویژه نیچ اندوستئال که در نزدیکی سطح استخوان قرار دارد، برای خون‌سازی طبیعی و همچنین بررسی چگونگی مقاومت سرطان‌های خونی در برابر درمان‌ها حیاتی است. تاکنون، تحقیقات عمدتاً به مدل‌های حیوانی یا کشت سلول‌های بسیار ساده‌سازی شده متکی بوده که قادر به نمایش صحیح پیچیدگی مغز استخوان انسان و نیچ اندوستئال آن نبوده‌اند.
رمزگشایی از فرآیند ساخت مدل سه‌بعدی مغز استخوان در آزمایشگاه
تیم تحقیقاتی برای مهندسی این بافت واقع‌گرایانه و پیچیده مغز استخوان، از دو جزء اصلی بهره بردند: یک داربست پشتیبان و سلول‌های انسانی مخصوص.
داربست مهندسی شده: پایه و اساس این ساختار، یک سازه مصنوعی استخوانی از جنس هیدروکسی‌آپاتیت (یک ماده معدنی طبیعی در استخوان و دندان) بود. این داربست، محیطی سه‌بعدی را فراهم آورد که شباهت زیادی به ساختار فیزیکی استخوان دارد.
سلول‌های بنیادی برنامه‌ریزی‌شده: محققان سلول‌های انسانی را که با استفاده از روش‌های زیست‌شناسی مولکولی به سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) برنامه‌ریزی شده بودند، درون این داربست قرار دادند. این سلول‌های بنیادی مصنوعی، سپس توانستند بر اساس سیگنال‌های خاص محیط مهندسی شده، به انواع سلول‌های حیاتی مغز استخوان نظیر سلول‌های استخوان، خون، رگ‌ها و اعصاب تمایز یابند.
این سلول‌های بنیادی در ساختار استخوانی مصنوعی جای‌گذاری شدند و سپس با فرآیندهای هدفمند، مرحله به مرحله به تولید انواع مختلف سلول‌های مغز استخوان پرداختند. بررسی‌های دقیق نشان داد که سازه سه‌بعدی حاصل، شباهت چشمگیری به نیچ اندوستئال انسان دارد و ابعاد آن (۸ میلی‌متر قطر و ۴ میلی‌متر ضخامت) امکان مطالعات جامع را فراهم می‌کند. نکته حائز اهمیت این بود که این مدل واقع‌گرایانه توانست فرآیند خون‌سازی انسان را به مدت چندین هفته در محیط آزمایشگاه حفظ کند.
افق‌های نوین در درمان بیماری‌های خونی با مدل آزمایشگاهی مغز استخوان
این موفقیت بی‌نظیر، پتانسیل عظیمی برای پیشرفت علم پزشکی و درمان بیماری‌های خونی دارد.
درک بهتر لوسمی: محققان اکنون می‌توانند چگونگی توسعه سرطان خون و مکانیسم مقاومت آن به داروها را در یک محیط انسانی و واقع‌گرایانه‌تر مطالعه کنند. این امر به کشف درمان‌های جدید و موثرتر کمک شایانی خواهد کرد.
توسعه داروهای هدفمند: مدل مغز استخوان آزمایشگاهی، بستر مناسبی برای آزمایش اثربخشی و سمیت داروهای جدید بدون نیاز به گذراندن مراحل پرهزینه و زمان‌بر حیوانی است. این رویکرد به تسریع فرآیند کشف و توسعه دارو منجر می‌شود.
پزشکی شخصی‌سازی‌شده: در آینده، ممکن است بتوان با استفاده از سلول‌های خود بیمار، مدل‌های مغز استخوان شخصی‌سازی‌شده‌ای را ساخت. این مدل‌ها به پزشکان اجازه می‌دهند تا بهترین و مناسب‌ترین درمان را برای هر بیمار خاص شناسایی کنند.
این دستاورد، نه تنها یک جهش علمی در مهندسی بافت و سلول‌های بنیادی است، بلکه نویدبخش کاهش رنج بیماران و بهبود کیفیت زندگی آن‌ها خواهد بود. گام‌های بعدی شامل بهبود مدل برای تقلید بیشتر از پیچیدگی‌های بدن و آزمایش آن با داروهای مختلف است تا مسیر برای کاربردهای بالینی هموار شود.
مطالب مرتبط
- پلیس فتا چهار باند بزرگ رسیدساز جعلی را در کردستان منهدم کرد؛ ۱۳ متهم دستگیر شدند
- سازمان ثبت احوال کشور: بیش از ۲۵۵ هزار گواهی انحصار وراثت از ابتدای اجرای طرح صادر شد
- وزیر نفت برای پاسخگویی درباره وضعیت بحرانی بهداشت و درمان وحدتیه به مجلس احضار شد
- پلیس فتا چهار باند بزرگ رسیدساز جعلی را در کردستان منهدم کرد؛ ۱۳ متهم دستگیر شدند