به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، آسیب نخاعی یک وضعیت تغییر‌دهنده‌ی زندگی است که می‌تواند منجر به فلج، از دست دادن حس و درد مزمن شود. در ایرلند، بیش از ۲۳۰۰ نفر و خانواده‌هایشان با آسیب نخاعی زندگی می‌کنند، اما در حال حاضر درمان مؤثری برای ترمیم این آسیب‌ها وجود ندارد. با این حال، تحریک الکتریکی درمانی در محل آسیب پتانسیل آن را نشان داده که می‌تواند باعث رشد مجدد سلول‌های عصبی (نورون‌ها) شود.  تیمی از پژوهشگران در دانشگاه علوم پزشکی RCSI موفق به توسعه‌ی یک ایمپلنت چاپ سه‌بعدی شده‌اند که می‌تواند تحریک الکتریکی را به نواحی آسیب‌دیده‌ی نخاع منتقل کند؛ این نوآوری می‌تواند راهی نوین برای ترمیم آسیب‌های عصبی فراهم کند. جزئیات این ایمپلنت چاپ‌شده و عملکرد آن در آزمایشگاه در مجله‌ی Advanced Science منتشر شده است.

آسیب‌های عصبی (نوروتروما)

آسیب‌های عصبی (نوروتروما) با اختلال در عملکردهای شناختی، حرکتی و حسی همراه هستند و می‌توانند منجر به فلج، ناتوانی و مشکلات شناختی شوند. پاتوفیزیولوژی پیچیده‌ی نوروتروما شامل التهاب، ایجاد بافت اسکار و رشد ضعیف نورون‌ها – توسعه‌ی درمان‌های مؤثر را به‌شدت دشوار می‌سازدو نشان می‌دهد که برای ترمیم آسیب‌های سیستم عصبی مرکزی (CNS) ممکن است رویکردی چندجانبه مورد نیاز باشد. راهبردهای مبتنی بر مواد زیستی بستری را فراهم می‌کنند که می‌تواند به‌طور هم‌زمان جنبه‌های مختلف آسیب‌های عصبی را هدف قرار دهد؛ از جمله فراهم کردن محیطی حمایت‌کننده برای رشد آکسون‌ها که به عنوان پلی بر روی ناحیه‌ی آسیب‌دیده عمل می‌کند تا اتصال مجدد نورون‌ها ممکن شود، در حالی که امکان تحویل موضعی راهکارهای درمانی نیز فراهم می‌گردد. یکی از این راهکارها، تحریک الکتریکی درمانی (ES)، به دلیل پتانسیل درمانی چندوجهی خود، امیدبخش است. چندین مطالعه‌ی درون‌زنده (in vivo) نشان داده‌اند که ES خارجی که از طریق الکترودهای پوستی یا اپیدورالی اعمال می‌شود، می‌تواند مدارهای عصبی منزوی‌شده در نخاع آسیب‌دیده را فعال کرده و همچنین رشد مجدد آکسون‌های آسیب‌دیده را در صورت اعمال به جسم سلولی نورون‌ها در مغز تشویق کند. اگرچه این یافته‌ها امیدوارکننده هستند، اما چنین روش‌هایی ممکن است تنها زیرمجموعه‌ای از نورون‌های آسیب‌دیده را هدف قرار دهند. شواهد رو به رشد در مطالعات درون‌کشتگاهی (in vitro) نشان می‌دهند که ES مستقیم بر آکسون‌ها می‌تواند رشد آن‌ها را تقویت کند، همچنین موجب افزایش انعطاف‌پذیری عصبی (neuroplasticity) و حمایت از عملکرد نورونی شود و نیز توانایی فعال‌سازی مسیرهای مهم سیگنال‌دهی سلولی در نورون‌ها مانند مسیر mTOR (هدف پستانداران برای رپامایسین)  را دارد که یک تنظیم‌کننده‌ی کلیدی در رشد آکسونی محسوب می‌شود.

درباره مطالعه

پروفسور فرگال اوبراین، معاون پژوهشی دانشگاه RCSI و استاد مهندسی زیستی و پزشکی بازساختی و رئیس گروه تحقیقات مهندسی بافت (TERG) در این دانشگاه توضیح می‌دهد:
«تشویق رشد مجدد نورون‌ها پس از آسیب نخاعی همواره دشوار بوده است؛ با این حال، گروه ما در حال توسعه‌ی مواد زیستی رسانای الکتریسیته‌ای است که می‌توانند تحریک الکتریکی را از طریق محل آسیب منتقل کرده و به بدن در ترمیم بافت آسیب‌دیده کمک کنند.» او ادامه داد: «محیط منحصربه‌فرد فراهم‌شده توسط مرکز AMBER که در آن مهندسان زیستی، زیست‌شناسان و دانشمندان مواد با هم برای حل چالش‌های بزرگ اجتماعی همکاری می‌کنند، فرصت بزرگی برای نوآوری‌های تحول‌آفرین مانند این فراهم می‌آورد.» مطالعه توسط پژوهشگران گروه TERG در RCSI و مرکز پژوهشی مواد پیشرفته و مهندسی زیستی ایرلند (AMBER) انجام شد. این تیم از نانومواد فوق نازکی که در آزمایشگاه پروفسور والریا نیکولوسی در دانشکده شیمی و AMBER در دانشگاه ترینیتی دوبلین تولید شده‌اند استفاده کرد. این مواد که معمولاً برای کاربردهایی نظیر طراحی باتری به کار می‌روند، در ساختاری ژل‌مانند و نرم با استفاده از تکنیک‌های چاپ سه‌بعدی ترکیب شدند.

ایمپلنت ساختار نخاع انسان

ایمپلنت حاصل، ساختار نخاع انسان را تقلید می‌کند و شامل شبکه‌ای ظریف از الیاف بسیار ریز است که قادر به رساندن الکتریسیته به سلول‌های بدن هستند. زمانی که این ایمپلنت در آزمایشگاه آزمایش شد، نشان داده شد که قادر است سیگنال‌های الکتریکی را به نورون‌ها و سلول‌های بنیادی منتقل کرده و توانایی رشد آن‌ها را افزایش دهد. همچنین مشخص شد که با تغییر طرح قرارگیری الیاف درون ایمپلنت می‌توان اثربخشی آن را بیشتر کرد. دکتر ایان وودز، پژوهشگر در گروه TERG و نویسنده‌ی اول این مقاله گفت:
«این مواد چاپ‌شده با فناوری سه‌بعدی به ما امکان می‌دهند که تحریک الکتریکی را به‌طور دقیق تنظیم کنیم تا رشد مجدد سلولی را کنترل کنیم، و ممکن است نسل جدیدی از ابزارهای پزشکی برای درمان آسیب‌های شدید نخاعی را فراهم کنند. این فناوری همچنین پتانسیل کاربرد در درمان‌های قلبی، ارتوپدی و عصبی را نیز دارد؛ جایی که سیگنال‌های الکتریکی می‌توانند فرآیند ترمیم را تحریک کنند.»

درک عمیق‌ از تجارب افراد با آسیب نخاعی

پژوهشگران RCSI و AMBER با بنیاد خیریه اتحادیه راگبی ایرلند (IRFU-CT) در این پروژه همکاری کردند و یک هیئت مشورتی برای هدایت و نظارت بر تحقیق گرد هم آوردند. این گروه شامل بازیکنان راگبی به‌شدت آسیب‌دیده، پزشکان، عصب‌شناسان و پژوهشگران بود. دکتر وودز گفت: این هیئت مشورتی با تخصص خود به ما کمک کرد درک عمیق‌تری از تجربیات زیسته‌ی افراد با آسیب نخاعی، اولویت‌های درمانی آن‌ها و رویکردهای نوظهور درمانی پیدا کنیم. جلسات منظم ما باعث شد تبادل مداوم ایده‌ها، بازخوردها و نتایج امکان‌پذیر شود.»

پایان مطلب/.