به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، القای رگ‌های اختصاصی بافت در سامانه‌های بافت زنده در شرایط آزمایشگاهی (in vitro) همچنان چالش‌برانگیز باقی مانده است. در اینجا، ما سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی را به‌طور مستقیم به پیش‌سازهای سینوزوئیدی کبدی، با استفاده از هدایت مسیرهای تکوینی تمایز دادیم. با طراحی یک سیستم کشت هوای-مایع چندلایه معکوس، چهار نوع پیش‌ساز شامل اندودرم کبدی، مزانشیم سپتوم، پیش‌سازهای شریانی و سینوزوئیدی توانستند به‌صورت خودسازمان‌یافته به سلول‌های شبه‌هپاتوسیت در مجاورت انواع متفاوتی از سلول‌های اندوتلیال تمایز پیدا کرد.دانشمندان موفق شدند اندامک‌های کبدی را با رگ‌های خونی کاملاً عملکردی رشد دهندکه این امر می‌تواند راه را برای تکوین درمان‌های جدید برای بیماری هموفیلی و بیماری‌های کبدی هموار کند.

دانشمندان از بیمارستان کودکان سینسیناتی و همکارانی در ژاپن موفق شدند بافت کبدی را با رگ‌های خونی داخلی آن رشد دهند. این پیشرفت می‌تواند به طور قابل توجهی گزینه‌های درمانی برای افراد مبتلا به هموفیلی و سایر اختلالات انعقاد خون را بهبود بخشد – و همچنین علم را به تولید بافت‌های کبدی مناسب برای پیوند نزدیک‌تر کند. مطالعه‌ای که در نشریه Nature Biomedical Engineering منتشر شده، توسط دکتر تاکانوری تاکه‌به، مدیر نوآوری‌های تجاری در مرکز سلول‌های بنیادی و پژوهش اندامک‌های کبدی کودکان سینسیناتی (CuSTOM) رهبری شده است. این تحقیق همچنین شامل متخصصانی از موسسه علوم توکیو، دانشکده پزشکی ایکان در مانت سینای و شرکت دارویی تاکدا بوده است. دکتر تاکه‌به گفت: «تحقیقات ما گامی مهم به جلو در درک و بازسازی تعاملات پیچیده سلولی است که در رشد کبد رخ می‌دهد. توانایی تولید رگ‌های سینوزوئیدی عملکردی، امکانات جدیدی برای مدل‌سازی گسترده‌ای از زیست‌شناسی انسانی و بیماری‌ها و درمان اختلالات انعقادی و فراتر از آن ایجاد می‌کند.

کشت ارگانوئیدهای کبدی

پژوهش‌های مربوط به تولید ارگان‌ها یا بافت‌های مصنوعی در آزمایشگاه، از اوایل دهه ۱۹۹۰ میلادی با توسعه فناوری‌های مهندسی بافت (Tissue Engineering) آغاز شد. در سال‌های ابتدایی، تلاش‌ها عمدتاً بر تولید بافت‌های ساده مانند پوست یا غضروف متمرکز بود. با پیشرفت سلول‌های بنیادی، به‌ویژه سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSC)، امکان تولید ساختارهای پیچیده‌تری مانند «ارگانوئیدها» فراهم شد. در حدود سال ۲۰۱۳، پژوهشگران برای نخستین‌بار موفق به تولید ارگانوئیدهای کبدی سه‌بعدی از سلول‌های بنیادی شدند. این ساختارها، شبیه‌سازی ابتدایی از عملکرد کبد داشتند، اما بزرگ‌ترین محدودیت آن‌ها، نبود شبکه عروقی عملکردی بود؛ زیرا در غیاب رگ‌های خونی، اکسیژن و مواد مغذی نمی‌توانستند به درستی به سلول‌ها برسند و بافت‌ها پس از مدتی تخریب می‌شدند. از سال ۲۰۱۶ به بعد، پیشرفت‌های قابل‌توجهی در زمینه هم‌آمیزی سلول‌های اندوتلیال (سازنده رگ) و فناوری‌های چاپ زیستی (Bioprinting) باعث شد تا پژوهشگران بتوانند ارگانوئیدهایی با شبکه‌های خونی اولیه تولید کنند. با این حال، ایجاد رگ‌های خونی کاملاً عملکردی و پایدار، که توانایی تبادل واقعی مواد را داشته باشند، تا همین اواخر چالش‌برانگیز بود. در سال‌های ۲۰۲۲ تا ۲۰۲۵، با استفاده از فناوری‌های نوینی مانند کاشت سلول‌های بنیادی در داربست‌های زیستی خاص، ویرایش ژنتیکی برای تقویت آنژیوژنز (رگ‌سازی)، و محیط‌های کشت میکروسیال (Microfluidic Systems)، محققان موفق به تولید ارگانوئیدهای کبدی با رگ‌های خونی واقعی و فعال شدند؛ دستاوردی که می‌تواند مسیر را برای پیوند کبد، مدل‌سازی بیماری‌های کبدی، و تست داروها در محیطی شبه‌واقعی هموار کند.

شکستن سد عروقی

تا کنون یکی از موانع اصلی در ایجاد اندامک‌های کامل و عملکردی، نبود سیستم‌های داخلی مانند اعصاب و رگ‌های خونی بود. این پیشرفت جدید این مانع را با معرفی رگ‌هایی که نه تنها به درستی شکل می‌گیرند بلکه به طور مؤثری در داخل بافت رشد یافته کار می‌کنند، پشت سر گذاشته است. در این تحقیق، سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی به پیش‌ماده‌های اندوتلیال سینوزوئیدی کبدی CD32b+ (iLSEP) تمایز داده شدند. این سلول‌های پیش‌ماده که قابلیت تمایز به انواع خاصی از سلول‌ها را دارند، سپس با استفاده از سیستم کشت نوآورانه‌ای به نام سیستم هوای-مایع چندلایه معکوس (IMALI) پرورش داده شدند. این سیستم اجازه داد تا این سلول‌ها به صورت خودانگیخته به اجزای پیچیده کبدی شامل اندودرم کبدی، مزانشیم سپتوم و پیش‌ماده‌های رگ‌های شریانی و سینوزوئیدی سازماندهی شوند. نویسنده اول مقاله، دکتر نوریکازو سایکی از موسسه علوم توکیو، توضیح داد: «موفقیت تا حدی به این دلیل رخ داد که انواع مختلف سلول‌ها به عنوان همسایگانی که به طور طبیعی با هم ارتباط برقرار می‌کنند، رشد کردند تا مراحل بعدی تکوین خود را طی کنند.»

به سوی درمان‌های جدید برای هموفیلی و بیماری‌های کبدی

در ایالات متحده، حدود 33,000 مرد با بیماری هموفیلی زندگی می‌کنند که بیشتر آن‌ها مبتلا به هموفیلی نوع A هستند. این بیماری ارثی منجر به خونریزی مزمن مفاصل، درد، و خطرات جدی مانند تشنج یا فلج ناشی از خونریزی مغزی می‌شود. با اینکه درمان‌هایی مانند تزریق عوامل انعقادی وجود دارد، حدود ۲۰ درصد از بیماران با هموفیلی A به این درمان‌ها مقاوم می‌شوند. این اندامک‌های پیشرفته‌ی کبدی می‌توانند این فاکتورهای انعقادی را ترشح کنند. اگر بتوان آن‌ها را در مقیاس بزرگ تولید کرد، می‌توانند به منبع درمانی مناسبی تبدیل شوند که به افراد مقاوم به درمان یا کسانی که شرایط ژن‌درمانی ندارند، کمک کند.» افراد مبتلا به نارسایی کبدی نیز دچار کمبود عوامل انعقادی هستند که آن‌ها را در معرض خطر بالای جراحی قرار می‌دهد. یک کارخانه اندامکی ترشح‌کننده فاکتور – یعنی اندامکی که در آزمایشگاه رشد داده شده و به‌طور پیوسته پروتئین‌های درمانی تولید و ترشح می‌کند – می‌تواند برای حمایت از این بیماران نیز استفاده شود.

چشم‌انداز آینده

پژوهشگران امیدوارند این فناوری را بیشتر گسترش دهند تا بتوانند بافت‌های پیچیده‌تری از کبد تولید کنند؛ بافت‌هایی که روزی بتوانند کبد آسیب‌دیده انسان را ترمیم یا حتی جایگزین کنند.

پایان مطلب/.