به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پژوهشگران موفق به توسعه روشی سیستماتیک برای تولید انبوه بافت‌های کلیوی انسانی و پیوند آن‌ها در کلیه خوک طی پرفیوژن ماشینی برون‌تنی شده‌اند. این پیشرفت نقطه عطفی در مسیر درمان نارسایی کلیه محسوب می‌شود. کمبود عضو پیوندی سال‌هاست که یکی از جدی‌ترین چالش‌های پزشکی است و تلاش‌های گسترده‌ای برای یافتن جایگزین‌های کارآمد انجام شده است. اکنون، مهندسی اندام با استفاده از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی (hPSC) و ادغام آن‌ها با فناوری پرفیوژن ماشینی، افق تازه‌ای برای پیوند اعضا گشوده است.

تولید منظم و مقیاس‌پذیر اندام‌های کلیوی

در این پژوهش، محققان با طراحی یک فرایند دقیق و تکرارپذیر، موفق شدند تعداد زیادی از اندام‌‌های کلیوی انسانی را با کیفیت یکنواخت و کارکرد قابل اطمینان تولید کنند. این ساختارهای سه‌بعدی که از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی مشتق شده‌اند، شامل بخش‌های تمایز یافته‌ای از جمله گلومرول، لوله‌های پروگزیمال و دیستال و بافت‌های اندوتلیالی هستند. در این روش، از میکروحوضچه‌هایی برای افزایش تماس سلولی و بهبود سازمان درونی اندام‌واره استفاده شد. به گفته پژوهشگران، این فناوری توانسته است یکی از چالش‌های اصلی در مسیر استفاده درمانی از اندام‌‌ها، یعنی تولید انبوه با حفظ کیفیت، را حل کند.

تزریق در کلیه خوکی تحت پرفیوژن ماشینی

مرحله بعدی تحقیق، آزمایش اندام‌‌های تولیدی در مدل حیوانی بود. پژوهشگران کلیه‌های خوک را پس از برداشت، در دستگاه پرفیوژن ماشینی نرموترمیک قرار دادند. در این فرایند، کلیه با محلولی شامل پروتئین‌ها، گلبول‌های قرمز، الکترولیت‌ها و مواد مغذی در فشار فیزیولوژیک پرفیوژ شد. سپس اندام‌‌های انسانی از طریق شریان کلیوی به بافت خوکی تزریق گردیدند. بررسی‌ها نشان داد که این تزریق نه‌تنها به جریان خون و عملکرد کلیه آسیبی وارد نکرد، بلکه کلیه پس از چند ساعت پرفیوژن همچنان از نظر متابولیک فعال بود. شاخص‌های عملکردی مانند کلیرانس کراتینین و سطح آنزیم‌های آسیب سلولی پایدار باقی ماند.

تأیید حضور سلول‌های انسانی در بافت خوک

برای اطمینان از ادغام سلول‌های انسانی در کلیه خوکی، از روش‌های هیبریداسیون درجا و رنگ‌آمیزی فلورسانت استفاده شد. نتایج نشان داد که سلول‌های انسانی در مناطق مختلف از جمله گلومرول و عروق کوچک کلیه جای گرفته‌اند. این یافته، اولین شواهد مستقیم از امکان استقرار ساختارهای اندام‌ انسانی در بافت کلیوی حیوان میزبان را ارائه می‌دهد. همچنین بررسی‌های میکروسکوپی حاکی از آن بود که سلول‌های انسانی در تعامل فیزیکی با سلول‌های میزبان قرار گرفته‌اند، بدون بروز واکنش التهابی حاد یا تخریب بافتی.

آزمایش پس از پیوند در بدن حیوان زنده

پس از مرحله پرفیوژن برون‌تنی، کلیه‌های تزریق‌شده دوباره به بدن همان خوک پیوند زده شد تا پایداری اندام‌ها در شرایط درون‌تنی ارزیابی شود. تصاویر فلورسانت گرفته‌شده پس از ۲۴ و ۴۸ ساعت نشان داد که سلول‌های انسانی در بافت کلیوی باقی مانده‌اند و نشانه‌ای از رد ایمنی یا آسیب گسترده مشاهده نشد. این یافته نشان می‌دهد که سلول‌های انسانی می‌توانند حداقل در بازه زمانی کوتاه، با محیط بیولوژیکی میزبان خوکی سازگار شوند.

نقش پرفیوژن ماشینی در تحول پیوند اعضا

تکنیک پرفیوژن ماشینی که در این مطالعه استفاده شد، امکان حفظ و پایش عملکرد کلیه را در شرایطی نزدیک به فیزیولوژیک فراهم می‌کند. در سال‌های اخیر، استفاده از این فناوری برای احیای اعضای پیوندی پیش از انتقال به بدن گیرنده انسانی گسترش یافته است. اکنون، ترکیب آن با اندام‌‌های انسانی چشم‌اندازی نو ایجاد کرده است: تزریق سلول‌ها و بافت‌های بازسازی‌شده به اعضای انسانی یا حیوانی در خارج از بدن، پیش از پیوند نهایی. این روش به پزشکان اجازه می‌دهد عملکرد عضو و تعامل سلول‌های جدید را به‌صورت برخط ارزیابی کنند و در صورت نیاز پارامترهای فیزیولوژیکی را تنظیم نمایند. با وجود این پیشرفت قابل توجه، پژوهش هنوز در مراحل ابتدایی است. بازه زمانی بررسی‌شده کوتاه بوده و داده‌ای از پایداری طولانی‌مدت اندام‌ها در بدن حیوانات در دست نیست. همچنین، اندام‌‌های تولیدشده هنوز فاقد برخی ساختارهای حیاتی مانند مجاری جمع‌آوری‌کننده و مسیر خروج ادرار کامل هستند. واکنش ایمنی متقاطع میان گونه‌ای نیز می‌تواند در مطالعات بلندمدت چالش‌برانگیز باشد. بررسی‌های ژنومی و بافت‌شناسی در آینده باید نشان دهد که آیا سلول‌های انسانی در نهایت به عملکرد طبیعی کلیه میزبان کمک می‌کنند یا خیر.

دیدگاه‌های جدید در پزشکی بازساختی

پژوهش‌های هم‌راستا در سال‌های اخیر، از جمله مطالعات منتشرشده در سایر مجلات علمی، نشان داده‌اند که اندام‌‌های کلیوی می‌توانند به‌عنوان مدل‌هایی دقیق برای مطالعه بیماری‌ها و غربالگری دارو مورد استفاده قرار گیرند. اکنون با اثبات امکان پیوند آن‌ها در کلیه حیوانی، مرز میان کاربرد پژوهشی و درمانی در حال از بین رفتن است. این فناوری نه‌تنها برای پیوند، بلکه برای بازسازی اندام‌های آسیب‌دیده پیش از پیوند و حتی شخصی‌سازی درمان‌ها بر اساس سلول‌های خود بیمار کاربرد خواهد داشت. یکی از نکات کلیدی در این پژوهش، امکان تولید انبوه اندام‌‌ها با کیفیت یکنواخت است. در رویکردهای پیشین، اختلاف در اندازه و ترکیب سلولی اندام‌‌ها باعث کاهش کارایی و مشکلات ایمنی می‌شد. استفاده از سیستم‌های خودکار و محیط‌های کنترل‌شده برای تمایز سلولی توانسته است این مشکلات را تا حد زیادی کاهش دهد. افزون بر آن، روش جدید قابلیت استانداردسازی صنعتی دارد و می‌تواند راه را برای تولید تحت شرایطGMP جهت استفاده در آزمایش‌های بالینی هموار کند. در آینده می‌توان از این فناوری برای بازسازی اعضای پیوندی پیش از انتقال به انسان استفاده کرد. به‌طور مثال، کلیه‌های اهداشده می‌توانند در طول پرفیوژن ماشینی با سلول‌های بازسازی‌شده انسانی غنی شوند تا عملکرد بهتری پس از پیوند داشته باشند. همچنین، امکان پیوند ترکیبی سلول‌های انسانی به اعضای حیوانی برای تولید اندام‌های شبه‌انسانی جهت تحقیق یا آموزش پزشکی مطرح شده است. چنین کاربردهایی، اگرچه نیازمند بررسی‌های اخلاقی و قانونی هستند، می‌توانند به کاهش بحران کمبود عضو کمک کنند.

چشم‌انداز علمی

نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که ترکیب فناوری‌های پیشرفته تمایز سلولی با سامانه‌های پرفیوژن ماشینی می‌تواند فصل تازه‌ای در پزشکی پیوند و مهندسی اندام بگشاید. تزریق موفق اندام‌‌های انسانی در کلیه خوکی، بدون ایجاد اختلال عملکردی یا واکنش ایمنی شدید، گواهی بر امکان‌پذیری این مسیر است. هرچند راه زیادی تا استفاده بالینی باقی مانده، اما گام‌های کنونی نشان می‌دهد که تبدیل ایده بازسازی اندام به واقعیت، دیگر صرفاً یک رؤیا نیست. این دستاورد می‌تواند آغازگر عصری نو در پزشکی بازساختی باشد؛ جایی که مرز میان مهندسی سلول و پیوند عضو از میان برداشته می‌شود و بیماران نارسایی کلیه به جای انتظار برای اهداکننده، از سلول‌های خود درمان می‌شوند.

پایان مطلب./