به گزارش اول فارس از شیراز ، فناوری جدید محققان دانشگاه MIT با تولید «کبدهای کوچک تزریقی» (Injectable Mini-Livers) امید تازه‌ای به هزاران بیمار مبتلا به نارسایی مزمن کبدی داده است. این ساختارهای مینیاتوری که با نام «کبدهای ماهواره‌ای» (Satellite Livers) نیز شناخته می‌شوند، می‌توانند بدون نیاز به جراحی سنگین پیوند، وظایف حیاتی این عضو را برای ماه‌ها در بدن بیمار برعهده بگیرند.

 در ادامه، گفت‌وگوی علمی اول فارس را با فاطمه افراسیابی، دانشجوی دکتری زیست‌شناسی سلولی مولکولی، مدرس دانشگاه و کارشناس آزمایشگاه میکروبیولوژی در مورد این دستاورد شگفت‌انگیز در حوزه مهندسی بافت و پزشکی بازساختی می‌خوانید.

خانم افراسیابی، مینی‌کبد یا «ارگانوئید کبدی» دقیقاً چیست و چه تفاوتی با کبد طبیعی دارد؟

فاطمه افراسیابی: مینی‌کبدها در واقع نسخه‌های مینیاتوری و سه‌بعدی از کبد انسان هستند که در آزمایشگاه ساخته می‌شوند. این ساختارها که با نام «ارگانوئید کبدی» (Liver Organoid) نیز شناخته می‌شوند، با استفاده از سلول‌های بنیادی یا سلول‌های بالغ در محیط کشت سه‌بعدی تولید می‌شوند و توانایی شگفت‌انگیزی در تقلید از عملکرد کبد واقعی دارند. اصلی‌ترین سلول‌های تخصصی کبد که این وظایف را انجام می‌دهند، «هپاتوسیت‌ها» (Hepatocytes) نام دارند که حدود ۵۰۰ عملکرد حیاتی بدن از جمله تنظیم لخته‌شدن خون، پاکسازی باکتری‌ها از جریان خون و متابولیسم داروها را بر عهده دارند.

فناوری جدیدی که توسط محققان MIT معرفی شده، چه نوآوری خاصی دارد؟

فاطمه افراسیابی: نوآوری بزرگ MIT در این است که آن‌ها موفق به ساخت «کبدهای کوچک تزریقی» شده‌اند. به عبارت دیگر، آن‌ها یک «طاقچه مهندسی‌شده» (Engineered Niche) برای سلول‌های کبدی ایجاد کرده‌اند که می‌توان آن را به‌راحتی از طریق سرنگ به بدن تزریق کرد. دکتر «سانگیتا باتیا» (Sangeeta Bhatia)، استاد دانشگاه MIT و سرپرست این مطالعه، این فناوری را «کبدهای ماهواره‌ای» می‌نامد که می‌توانند به عنوان یک عضو پشتیبان، عملکرد کبد بیمار را تقویت کنند، در حالی که خود عضو بیمار در جای خود باقی می‌ماند.

این فناوری چگونه کار می‌کند که سلول‌ها پس از تزریق، در بدن باقی می‌مانند و عملکرد خود را انجام می‌دهند؟

فاطمه افراسیابی: راز این فناوری در استفاده از «ریزکره‌های هیدروژلی» (Hydrogel Microspheres) است. محققان با استفاده از یک دستگاه میکروفلوئیدی، این میکروسفرها را تولید کرده‌اند که ویژگی بسیار جالبی دارند. وقتی این ذرات در کنار هم فشرده می‌شوند، مانند یک مایع عمل کرده و به راحتی از سرنگ عبور می‌کنند، اما پس از ورود به بدن، دوباره ساختار جامد خود را به دست می‌آورند و یک داربست پایدار برای سلول‌ها ایجاد می‌کنند.

در این روش، هپاتوسیت‌ها (سلول‌های اصلی کبد) به همراه این میکروسفرها و همچنین سلول‌های فیبروبلاست (سلول‌های حمایت‌کننده) تزریق می‌شوند. فیبروبلاست‌ها به بقای هپاتوسیت‌ها کمک کرده و رشد رگ‌های خونی جدید را در بافت پیوندی تحریک می‌کنند. در واقع، این میکروسفرها یک «پناهگاه امن» برای سلول‌های کبدی ایجاد می‌کنند تا در یک مکان مشخص مستقر شوند و بسیار سریع‌تر به جریان خون میزبان متصل گردند.

نتایج آزمایش‌های این روش روی حیوانات چگونه بوده است؟

فاطمه افراسیابی: نتایج بسیار امیدوارکننده بوده است. در آزمایش‌هایی که روی موش‌ها انجام شد، محققان نشان دادند که این کبدهای کوچک تزریقی حداقل به مدت دو ماه (۸ هفته) در بدن موش زنده ماندند و توانستند آنزیم‌ها و پروتئین‌های ضروری کبد را تولید کنند. دکتر «واردهمان کومار» (Vardhman Kumar)، نویسنده اول این مقاله که در مجله Cell Biomaterialsمنتشر شده است، تأکید می‌کند که اگر سلول‌ها بدون این میکروسفرها تزریق شوند، به‌خوبی با بدن میزبان ادغام نمی‌شوند، اما این ریزکره‌ها بستری فراهم می‌کنند که سلول‌ها در آن متمرکز شده و خیلی سریع‌تر به گردش خون میزبان متصل می‌شوند.

علاوه بر روش تزریقی MIT، چه روش‌های دیگری برای ساخت مینی‌کبد وجود دارد و چه کاربردهایی دارند؟

فاطمه افراسیابی: روش‌های متنوعی برای ساخت این ارگانوئیدها ابداع شده است که هرکدام مزایای خاص خود را دارند:

۱. ارگانوئیدهای خودسازمان‌یافته: در این روش رایج، به سلول‌های بنیادی اجازه داده می‌شود تا خود به خود در یک ساختار سه‌بعدی شبیه‌سازی شوند.

۲. چاپ زیستی سه‌بعدی (Bioprinting): با استفاده از چاپگرهای زیستی، سلول‌ها لایه‌لایه روی هم چاپ می‌شوند تا ساختار کبد ساخته شود. این روش دقت بالایی در ایجاد ساختارهای عروقی دارد.

۳. روش غدد لنفاوی: در روشی جسورانه، سلول‌های کبد سالم به غدد لنفاوی بالای شکم تزریق می‌شوند تا طی چند ماه به بافت کبد جدیدی تبدیل شوند.

کاربردهای اصلی این مینی‌کبدها نیز بسیار گسترده است: آزمایش داروها (جایگزینی برای تست روی حیوانات)، شناخت بیماری‌ها (مدلی برای مطالعه بیماری‌های ژنتیکی و چربی کبد) و در نهایت پزشکی بازساختی (گامی بزرگ در جهت تولید بافت کبد برای پیوند به بیماران).

اول فارس:با این وجود، آیا هنوز چالش‌هایی برای استفاده گسترده از این فناوری در انسان وجود دارد؟

فاطمه افراسیابی: بله، قطعاً. با وجود این پیشرفت‌های خارق‌العاده، هنوز چالش‌های جدی پیش رو داریم. از جمله مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به ایجاد شبکه عروقی پایدار برای تغذیه کبد ساخته‌شده و اطمینان از عملکرد طولانی‌مدت آن در بدن اشاره کرد. همچنین باید مطمئن شویم که این کبدهای کوچک در درازمدت عوارض جانبی ایجاد نمی‌کنند و عملکردشان به مرور زمان کاهش نمی‌یابد. با این حال، این تحقیقات مسیر را برای ساخت اندام‌های جایگزین در آزمایشگاه و ارائه درمان‌های نوین برای بیماران کبدی هموار می‌کنند.

سخن پایانی شما با خوانندگان اول فارس چیست؟

فاطمه افراسیابی: فناوری مینی‌کبدها، به ویژه روش تزریقی ابداع‌شده در MIT، نویدبخش آینده‌ای است که در آن بیماران نارسایی کبدی، بدون نیاز به جراحی‌های سنگین و انتظار طولانی برای یافتن عضو اهدایی، می‌توانند با یک تزریق ساده، کیفیت زندگی خود را بازیابند. اگرچه این روش هنوز در مراحل اولیه آزمایش روی حیوانات است، اما گام بلندی در جهت تحقق پزشکی بازساختی و درمان بیماری‌های صعب‌العلاج محسوب می‌شود و امید را به دل بسیاری از بیماران و خانواده‌هایشان بازمی‌گرداند.