به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در مطالعه‌ای تازه در حوزه پزشکی بازساختی، گروهی از محققان در Northwestern University موفق شدند ارگانویدهای سه‌بعدی نخاع انسانی را از سلول‌های بنیادی تولید کنند و سپس با ایجاد آسیب کنترل‌شده، شرایطی مشابه آسیب نخاعی را در محیط آزمایشگاه شبیه‌سازی نمایند. پس از اعمال یک درمان مولکولی پیشرفته که پیش‌تر در مدل‌های حیوانی نتایج امیدوارکننده‌ای نشان داده بود، کاهش قابل توجه اسکار گلیالی، افزایش رشد آکسون‌ها و بهبود ارتباطات عصبی مشاهده شد. این نتایج که در مجله Nature Biomedical Engineering منتشر شده است، می‌تواند مسیر توسعه درمان‌های مؤثر برای فلج ناشی از آسیب نخاعی را هموارتر کند، هرچند هنوز تا ورود به کارآزمایی‌های انسانی فاصله وجود دارد.

آسیب نخاعی

آسیب نخاعی یکی از جدی‌ترین و ناتوان‌کننده‌ترین اختلالات عصبی در سراسر جهان است که می‌تواند به از دست رفتن دائمی حرکت، حس و عملکردهای حیاتی منجر شود. در بسیاری از موارد، پس از آسیب اولیه، مجموعه‌ای از فرآیندهای ثانویه از جمله التهاب، مرگ سلولی و تشکیل اسکار گلیالی رخ می‌دهد که مانع بازسازی طبیعی اعصاب می‌شود. به همین دلیل، علی‌رغم پیشرفت‌های چشمگیر در علوم اعصاب، هنوز درمان قطعی برای بازگرداندن کامل عملکرد نخاع آسیب‌دیده وجود ندارد. در دهه گذشته، پزشکی بازساختی و فناوری سلول‌های بنیادی افق‌های جدیدی را در این حوزه گشوده‌اند. توانایی تبدیل سلول‌های بنیادی پرتوان به انواع مختلف سلول‌های عصبی و سازمان‌دهی آن‌ها در قالب ساختارهای سه‌بعدی موسوم به ارگانوید، امکان مطالعه دقیق‌تر بیماری‌ها و آسیب‌های انسانی را در محیط آزمایشگاه فراهم کرده است. ارگانویدهای نخاعی می‌توانند بسیاری از ویژگی‌های ساختاری و عملکردی بافت واقعی را تقلید کنند و پلی میان مدل‌های حیوانی و کارآزمایی‌های انسانی ایجاد نمایند.

تاریخچه
پژوهش در زمینه بازسازی نخاع سابقه‌ای چند دهه‌ای دارد. در ابتدا تمرکز اصلی بر پیوند سلول‌های بنیادی مزانشیمی یا سلول‌های بنیادی عصبی به محل آسیب بود. هرچند برخی نتایج اولیه امیدوارکننده به نظر می‌رسید، اما چالش‌هایی مانند بقای محدود سلول‌ها، تمایز ناکامل و پاسخ ایمنی مانع دستیابی به نتایج پایدار شد.در سال‌های بعد، پیشرفت در فناوری سلول‌های بنیادی پرتوان القایی امکان تولید سلول‌های عصبی از سلول‌های خود بیمار را فراهم کرد. همزمان، مفهوم ارگانوید به عنوان مدل سه‌بعدی پیچیده‌تر مطرح شد و ابتدا در مطالعات مغزی و سپس در سایر بافت‌ها گسترش یافت. ایجاد ارگانویدهای نخاعی انسانی نقطه عطفی در این مسیر بود، زیرا این ساختارها نه تنها شامل نورون‌ها، بلکه شامل سلول‌های پشتیبان و حتی سلول‌های ایمنی مقیم بافت عصبی نیز هستند. در کنار این پیشرفت‌ها، توسعه نانومواد زیست‌فعال و مولکول‌های خودآرا که می‌توانند محیط ریزبافت را برای بازسازی عصبی تغییر دهند، زمینه را برای ترکیب فناوری‌های سلولی و مولکولی فراهم ساخت. درمان مورد استفاده در مطالعه اخیر نیز بر پایه چنین رویکردی طراحی شده است.

شیوه مطالعاتی

در این پژوهش، ابتدا سلول‌های بنیادی انسانی در شرایط کشت اختصاصی قرار گرفتند تا به سلول‌های پیش‌ساز عصبی تمایز یابند. سپس با استفاده از روش‌های سه‌بعدی‌سازی و کنترل دقیق سیگنال‌های رشدی، ساختارهایی شبیه به بخش‌هایی از نخاع انسانی ایجاد شد. این ارگانویدها شامل نورون‌های حرکتی، نورون‌های بینابینی، آستروسیت‌ها و سلول‌های میکروگلیا بودند که تعاملات پیچیده‌ای با یکدیگر برقرار می‌کردند. پس از رسیدن ارگانویدها به بلوغ نسبی، محققان با اعمال آسیب مکانیکی کنترل‌شده، شرایطی مشابه آسیب تروماتیک نخاع ایجاد کردند. این آسیب منجر به قطع ارتباطات عصبی، افزایش التهاب و شروع تشکیل اسکار گلیالی شد. در مرحله بعد، درمان مولکولی مورد نظر به محیط کشت افزوده شد. این مولکول‌های زیست‌فعال به گونه‌ای طراحی شده بودند که با اجزای ماتریکس خارج‌سلولی تعامل کرده و محیطی حمایتی برای رشد مجدد آکسون‌ها فراهم کنند. برای ارزیابی اثر درمان، از روش‌های تصویربرداری پیشرفته، آنالیز بیان ژن، بررسی مارکرهای التهابی و سنجش طول و تراکم شاخه‌های عصبی استفاده شد. همچنین فعالیت الکتروفیزیولوژیک شبکه‌های عصبی پیش و پس از درمان مقایسه گردید.

نتایج
یافته‌ها نشان داد که ارگانویدهای آسیب‌دیده که درمان دریافت کرده بودند، نسبت به گروه کنترل، کاهش قابل توجهی در تشکیل اسکار گلیالی داشتند. بیان ژن‌های مرتبط با التهاب کاهش یافت و همزمان مارکرهای مرتبط با رشد عصبی افزایش پیدا کرد. تصاویر میکروسکوپی نشان دادند که آکسون‌های جدید از ناحیه آسیب‌دیده عبور کرده و ارتباطات شبکه‌ای تا حدی بازسازی شده‌اند. از نظر عملکردی نیز، فعالیت هماهنگ نورونی که پس از آسیب مختل شده بود، در نمونه‌های درمان‌شده تا حدی بازگشت. این موضوع نشان می‌دهد که بازسازی مشاهده‌شده تنها در سطح ساختاری نبوده، بلکه پیامدهای عملکردی نیز داشته است.

دستاورد
اهمیت اصلی این پژوهش در آن است که برای نخستین بار نشان می‌دهد یک درمان مولکولی می‌تواند در مدل کاملاً انسانی سه‌بعدی، فرآیندهای بازسازی عصبی را فعال کند. استفاده از ارگانویدهای نخاعی انسانی این امکان را فراهم کرده است که پاسخ بافت انسانی به درمان، پیش از ورود به مطالعات بالینی بررسی شود. این امر می‌تواند ریسک شکست در مراحل بعدی را کاهش دهد و توسعه درمان‌های هدفمندتر را تسریع کند. همچنین این مطالعه نشان می‌دهد که ترکیب فناوری سلول‌های بنیادی با طراحی هوشمند مولکول‌های زیست‌فعال می‌تواند رویکردی قدرتمند در پزشکی بازساختی باشد. چنین استراتژی‌هایی ممکن است در آینده نه تنها برای آسیب نخاعی، بلکه برای سایر بیماری‌های نورودژنراتیو نیز کاربرد داشته باشند.

گام بعدی مطالعه

با وجود نتایج امیدوارکننده، پژوهشگران تأکید کرده‌اند که این یافته‌ها هنوز در مرحله پیش‌بالینی قرار دارند. گام بعدی شامل آزمون این درمان در مدل‌های حیوانی پیشرفته‌تر و بررسی ایمنی و پایداری اثرات آن در بلندمدت است. پس از تکمیل این مراحل و در صورت اثبات ایمنی، می‌توان به طراحی کارآزمایی‌های فاز اول انسانی اندیشید. همچنین توسعه نسخه‌های شخصی‌سازی‌شده ارگانویدها از سلول‌های بیماران مختلف می‌تواند به پیش‌بینی پاسخ فردی به درمان کمک کند. این رویکرد می‌تواند آینده‌ای را رقم بزند که در آن درمان آسیب نخاعی بر اساس ویژگی‌های زیستی هر بیمار طراحی شود. در مجموع، این پژوهش نمونه‌ای روشن از پیشرفت‌های سریع در پزشکی بازساختی است؛ حوزه‌ای که با بهره‌گیری از زیست‌شناسی سلولی، مهندسی بافت و فناوری‌های مولکولی، در حال نزدیک شدن به تحقق رؤیای ترمیم بافت‌های عصبی آسیب‌دیده است.

پایان مطالب/.