محققان برای نخستین بار موفق شدند مدل واقعی از مغز استخوان انسان را تنها با استفاده از سلول‌های انسانی و بدون دخالت حیوانات بسازند. این دستاورد می‌تواند در کاهش استفاده از حیوانات در پژوهش‌ها و همچنین در تحقیقات سرطان خون و آزمایش دارو‌ها نقش مهمی ایفا کند.
به گزارش Interesting engineering، دانشگاه بازل و بیمارستان دانشگاهی بازل در سوئیس اعلام کردند که این مدل مهندسی‌شده می‌تواند جایگزین یا مکمل بسیاری از آزمایش‌های حیوانی باشد و درک بهتری از عملکرد مغز استخوان انسان فراهم کند.
بازآفرینی زیستگاه حیاتی بدن
مغز استخوان که به‌عنوان کارخانه خون بدن شناخته می‌شود، روزانه میلیارد‌ها سلول تولید می‌کند و معمولا تنها زمانی مورد توجه قرار می‌گیرد که بیماری خونی رخ دهد. این بافت پیچیده شامل سلول‌های استخوانی، رگ‌های خونی، اعصاب و سلول‌های ایمنی است و ساختاری اسفنجی دارد که به زیستگاه‌های تخصصی به نام نیچ تقسیم شده است. یکی از این زیستگاه‌ها نیچ اندوستئال، نزدیک سطح استخوان قرار دارد و نقش کلیدی در تولید طبیعی سلول‌های خونی و همچنین مقاومت سرطان خون به درمان‌ها ایفا می‌کند.
تا پیش از این بیشتر پژوهش‌ها بر مدل‌های حیوانی یا کشت‌های سلولی ساده متکی بودند که قادر به بازآفرینی پیچیدگی سلولی مغز استخوان انسان نبودند.
چگونگی ساخت مدل
مغز استخوان مهندسی‌شده با استفاده از دو عنصر اصلی ساخته شد: یک داربست حمایتی و سلول‌های تخصصی انسانی. داربست مصنوعی از ماده معدنی طبیعی استخوان و دندان به نام هیدروکسی‌آپاتیت تشکیل شده و سلول‌های انسانی بازبرنامه‌ریزی‌شده به سلول‌های بنیادی پرتوان در این ساختار قرار داده شدند.
این سلول‌های بنیادی قادر بودند با دریافت سیگنال‌های محیط مهندسی‌شده انواع مختلف سلول‌های تخصصی مغز استخوان مانند سلول‌های استخوانی، رگ‌های خونی و اعصاب را تولید کنند. پس از تعبیه سلول‌ها در ساختار مصنوعی، فرایند‌های هدفمند برای ایجاد انواع سلول‌های مغز استخوان انجام شد.
نتایج نشان داد که این سازه سه‌بعدی نیچ اندوستئال انسان را به‌طور دقیق بازتولید می‌کند و اندازه آن نسبتا بزرگ است (قطر ۸ میلی‌متر و ضخامت ۴ میلی‌متر). جالب آنکه این مدل واقعی توانست تولید سلول‌های خونی انسانی را در آزمایشگاه برای چندین هفته حفظ کند.
کاهش استفاده از حیوانات و پیشرفت در توسعه دارو
مزیت اصلی این سیستم درک بهتر زیست‌شناسی انسان است. ایوان مارتین اشاره می‌کند که اگرچه مطالعات روی موش ارزشمند بوده‌اند، مدل انسانی جدید نزدیک‌ترین شبیه‌سازی از زیست‌شناسی انسان را ارائه می‌دهد.
وی افزود: این مدل می‌تواند مکمل بسیاری از آزمایش‌های حیوانی در مطالعه تولید سلول‌های خونی در شرایط سالم و بیمار باشد.
این مدل همچنین پتانسیل بالایی برای توسعه دارو‌ها دارد، هرچند پژوهشگران تاکید می‌کنند که برای آزمایش همزمان چند دارو و دوز‌های مختلف، اندازه فعلی مدل بزرگ است و نیاز به کوچک‌سازی دارد.
در نهایت این مدل می‌تواند به ایجاد برنامه‌های درمانی شخصی برای بیماران مبتلا به سرطان خون کمک کند. در این سناریو مدل مغز استخوان هر بیمار با سلول‌های خود او ساخته می‌شود و سپس انواع درمان‌ها به‌صورت آزمایشگاهی روی آن تست می‌شوند تا موثرترین روش برای هر بیمار انتخاب شود. البته محققان اذعان دارند که توسعه بیشتری برای رسیدن به این هدف لازم است.
با این حال موفقیت در ایجاد این کارخانه خون انسانی کامل گامی حیاتی در مسیر پژوهش‌های زیست‌مهندسی به‌شمار می‌آید. یافته‌های این پژوهش در نشریه Cell Stem Cell منتشر شده است.
انتهای پیام/