به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تحقیقات بر روی جفت و عوارض بارداری سال‌ها است که یکی از چالش‌های بزرگ پزشکی بوده است. جفت، عضوی حیاتی برای سلامت مادر و جنین است که مسئول انتقال مواد مغذی و اکسیژن به جنین و همچنین دفع مواد زائد است. با این وجود، مطالعه روی جفت در مراحل اولیه بارداری بسیار دشوار است زیرا دسترسی به بافت جفت در سه‌ماهه اول بارداری نه تنها سخت بلکه از نظر ایمنی نیز امکان‌پذیر نیست. در سال ۲۰۰۹، کشف ارگانوئیدها یا اندام‌واره‌ها به نقطه عطفی در پزشکی تبدیل شد. این ساختارهای مینیاتوری، که از سلول‌های بنیادی انسان ساخته می‌شوند، امکان مطالعه اندام‌ها را در آزمایشگاه فراهم کردند. در سال ۲۰۱۸، دانشمندان توانستند برای اولین بار ارگانوئید جفت را از سلول‌های تروفوبلاست تولید کنند، که به‌عنوان مدل‌های آزمایشگاهی جدید برای مطالعه عملکرد جفت و عوارض آن به کار رفتند. اما ارگانوئیدهای سنتی، که در ژل‌هایی بر پایه مشتقات حیوانی رشد می‌کردند، محدودیت‌هایی داشتند و نمی‌توانستند تمامی ویژگی‌های جفت انسان را دقیقاً شبیه‌سازی کنند. این موضوع باعث شد دانشمندان به دنبال فناوری‌های جدیدی برای تولید مدل‌های بهتر و دقیق‌تر باشند.

عوارض بارداری و توسعه درمان‌های موثر

پره‌اکلامپسی و سایر عوارض بارداری سالانه باعث مرگ صدها هزار مادر و میلیون‌ها نوزاد می‌شود و یکی از بزرگ‌ترین معماهای پزشکی به شمار می‌رود. دلیل عمده این است که مدل‌های فعلی حیوانی و سلولی نمی‌توانند شرایط واقعی جفت انسان را به‌طور دقیق شبیه‌سازی کنند، به‌ویژه در مراحل اولیه بارداری که جفت نقش کلیدی در سلامت جنین ایفا می‌کند. از سوی دیگر، به دلیل خطرات و محدودیت‌های اخلاقی، نمی‌توان به بافت جفت اولیه دسترسی داشت و این موضوع تحقیقات در این حوزه را با مشکل مواجه می‌کند. به همین دلیل، توسعه مدل‌های آزمایشگاهی دقیق و انسانی که بتوانند مراحل ابتدایی تشکیل و عملکرد جفت را به درستی بازسازی کنند، برای فهم بهتر عوارض بارداری و توسعه درمان‌های موثر بسیار ضروری است.

ارگانوئیدهای مشتق شده از سلول‌های منفرد

ارگانوئیدهای مشتق شده از سلول‌های منفرد، مدل قدرتمندی برای مطالعه ساختارهای شبیه به اندام فراهم می‌کنند که ویژگی‌های کلیدی بافت‌های بومی را بازسازی می‌کنند. با این حال، وابستگی گسترده آن‌ها به ماتریکس‌های مشتق شده از حیوان مانند ماتریجل باعث ایجاد تغییرپذیری و محدود کردن قابلیت تکرارپذیری می‌شود، که این موضوع مانع از کسب بینش‌های زیستی و کاربردهای ترجمه‌ای می‌گردد. با توجه به نقش حیاتی ماتریکس خارج‌سلولی (ECM) در هدایت رفتار سلولی، از جمله تمایز، سازماندهی و عملکرد، نیاز فوری به جایگزین‌های قابل تنظیم و زیست‌مناسب وجود دارد. فناوری‌های نوظهور بیوپرینتینگ، شامل روش‌های اکستروژن و قطره‌ای، امکان قرار دادن دقیق سلول‌ها در هیدروژل‌های طبیعی یا مصنوعی را فراهم می‌کنند و بسترهای مقیاس‌پذیر و تکرارپذیری برای کشت سلولی سه‌بعدی ایجاد می‌نمایند که توانایی پشتیبانی از روندهای با حجم بالا را دارند. جفت نقش حیاتی در حمایت از رشد جنین ایفا می‌کند و اختلال در عملکرد آن با عوارض متعددی در بارداری از جمله پره‌اکلامپسی، محدودیت رشد داخل رحمی (IUGR)، سقط جنین، زایمان زودرس، مرگ داخل رحمی، چسبندگی‌های جفتی (اکرتا، اینکرتا و پرکرتا) مرتبط است. این شرایط نه تنها بر نتایج بارداری تأثیر می‌گذارند بلکه پیامدهای بلندمدتی برای سلامت مادر و کودک دارند و خطر بیماری‌های قلبی‌عروقی، غدد درون‌ریز و عصبی در آینده را افزایش می‌دهند. با وجود این، گزینه‌های درمانی محدود باقی مانده و نیاز فوری به درک عمیق‌تر زیست‌شناسی جفت احساس می‌شود.

شیوه مطالعاتی

در این مطالعه، تیم پژوهشی دانشگاه فناوری سیدنی به رهبری دانشیار لانا مک‌کلمِنتس و دکتر کلر ریچاردز از فناوری بیوپرینتینگ یا چاپ زیستی استفاده کردند. این فناوری نوعی چاپ سه‌بعدی است که سلول‌های زنده را با مواد زیست‌سازگار ترکیب و در قالب ساختارهای سه‌بعدی چاپ می‌کند. در ابتدا، سلول‌های تروفوبلاست که نوعی سلول خاص جفت هستند، با یک ژل مصنوعی ترکیب شدند که می‌تواند شرایط رشد سلولی را کنترل کند. سپس این مخلوط به وسیله دستگاه چاپ سه‌بعدی در قالب قطرات ریزی درون ظرف‌های کشت چاپ شد. این فرآیند شبیه به عملکرد یک چاپگر جوهرافشان است ولی به جای جوهر از سلول‌های زنده استفاده می‌کند. هدف از این روش، ایجاد ارگانوئیدهای جفت با ساختار و عملکردی مشابه جفت واقعی بود. سپس، این ارگانوئیدهای چاپ‌شده با ارگانوئیدهای سنتی که به‌صورت دستی و در ژل‌های مشتق شده از حیوانات رشد یافته بودند، مقایسه شدند.

نتایج

نتایج نشان داد که ارگانوئیدهای جفتی که توسط فناوری بیوپرینتینگ در ژل مصنوعی رشد یافته بودند، به طرز قابل توجهی با نمونه‌های سنتی تفاوت داشتند. این ارگانوئیدها انواع مختلف سلول‌های تروفوبلاست را به شیوه‌ای متفاوت تولید کردند و در کل، فرایند بلوغ آن‌ها تغییر کرده بود. این موضوع نشان داد که محیط کشت و ژل مورد استفاده می‌تواند تاثیر چشمگیری بر رشد و تکامل ارگانوئیدها داشته باشد. علاوه بر این، ارگانوئیدهای چاپ شده بسیار شبیه به بافت جفت انسانی بودند و می‌توانستند مدل‌های دقیق‌تری از جفت در مراحل اولیه بارداری ارائه دهند. این امر پژوهشگران را قادر ساخت تا فرایندهای پیچیده جفت و نحوه تاثیرگذاری مولکول‌های التهابی را بررسی کنند. در یکی از آزمایش‌ها، پژوهشگران این ارگانوئیدها را در معرض مولکول‌های التهابی قرار دادند که در زنان مبتلا به پره‌اکلامپسی بسیار زیاد است. سپس، با تست داروهای مختلف، واکنش ارگانوئیدها و تأثیر این داروها بر رشد آن‌ها را سنجیدند. این مطالعات نویدبخش امکان بررسی درمان‌های جدید و موثر برای پیشگیری و درمان عوارض بارداری است.

دستاوردها

این مطالعه یکی از نخستین تلاش‌ها برای استفاده از چاپ سه‌بعدی زیستی در تولید مدل‌های جفت است که می‌تواند دریچه‌ای نوین برای تحقیقات بارداری باز کند. دستاوردهای کلیدی این پژوهش عبارتند از:توسعه مدل‌های جفت بسیار دقیق‌تر که قابلیت بازسازی مراحل اولیه بارداری را دارند؛ نشان دادن اهمیت محیط کشت و ساختار ژل در تکامل سلول‌های جفت؛ فراهم آوردن امکان مطالعه عوارض بارداری مانند پره‌اکلامپسی در شرایط آزمایشگاهی؛ آزمایش و ارزیابی داروهای جدید به صورت ایمن و موثر بدون نیاز به آزمون‌های اولیه حیوانی یا انسانی؛ پیشرفت در زمینه فناوری بیوپرینتینگ و کاربردهای پزشکی آن در مدل‌سازی بیماری‌ها.

گام بعدی

پژوهشگران امیدوارند با بهبود و گسترش این فناوری، بتوانند مدل‌های پیچیده‌تری از جفت و سایر اندام‌های مربوط به بارداری ایجاد کنند که نه تنها بتوانند بیماری‌ها را بهتر شناسایی کنند، بلکه بتوانند پیش‌بینی، پیشگیری و درمان آن‌ها را نیز فراهم آورند. یکی از اهداف آینده، ایجاد مدل‌هایی است که بتوانند به صورت شخصی‌سازی‌شده، عوارض بارداری را برای هر فرد پیش‌بینی کنند و داروهای خاص و مناسب برای آن‌ها را تست نمایند. همچنین، امکان ترکیب این فناوری با سایر فناوری‌های نوین زیستی و داده‌محور می‌تواند انقلابی در درمان عوارض بارداری ایجاد کند.در نهایت، امید می‌رود این دستاوردها منجر به کاهش چشمگیر مرگ و میر مادران و نوزادان در سراسر جهان شود و شرایط بهتری برای مادران باردار و خانواده‌ها فراهم آورد.

پایان مطلب/.