به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، بیماری‌های قلبی و عروقی همچنان یکی از مهم‌ترین علل مرگ‌ومیر در جهان محسوب می‌شوند. بسیاری از بیماران مبتلا به انسداد عروق کرونر یا بیماری‌های عروق محیطی برای ادامه حیات نیازمند جراحی بای‌پس و جایگزینی رگ‌های آسیب‌دیده هستند. با این حال، در تعداد قابل توجهی از بیماران، رگ مناسبی برای پیوند وجود ندارد و استفاده از رگ‌های مصنوعی نیز با مشکلاتی مانند لخته شدن خون، التهاب و کاهش دوام همراه است. در همین راستا، پژوهشگران طی سال‌های اخیر به توسعه رگ‌های خونی مهندسی‌شده مبتنی بر سلول‌های بنیادی روی آورده‌اند. اکنون یک مرور تخصصی جدید نشان می‌دهد که ترکیب سلول‌های بنیادی پرتوان القایی، مهندسی بافت، زیست‌مواد پیشرفته و فناوری‌های نوین ویرایش ژن می‌تواند زمینه تولید رگ‌های خونی زیستی و عملکردی را فراهم کند. این پیشرفت‌ها امیدهای تازه‌ای را برای درمان بیماری‌های قلبی و عروقی، جراحی‌های بای‌پس و پزشکی بازساختی ایجاد کرده است.

شیوع گسترده بیماری‌های قلبی و عروقی

پیشرفت‌های پزشکی در دهه‌های اخیر موجب افزایش طول عمر انسان شده است، اما هم‌زمان شیوع بیماری‌های قلبی و عروقی نیز افزایش یافته است. میلیون‌ها نفر در سراسر جهان هر ساله به دلیل تنگی یا انسداد عروق نیازمند مداخلات درمانی می‌شوند. در بسیاری از موارد، جراحان از رگ‌های خود بیمار برای انجام جراحی بای‌پس استفاده می‌کنند. با این حال، برخی بیماران به دلیل سن بالا، بیماری‌های زمینه‌ای، آسیب‌های قبلی یا جراحی‌های گذشته فاقد رگ مناسب برای پیوند هستند. در چنین شرایطی استفاده از رگ‌های مصنوعی مطرح می‌شود، اما این رگ‌ها به‌ویژه در قطرهای کوچک عملکرد مطلوبی ندارند و احتمال بروز لخته، تنگی مجدد و شکست پیوند در آنها بالاست. به همین دلیل دانشمندان سال‌هاست به دنبال توسعه جایگزین‌های زیستی هستند که بتوانند عملکردی مشابه رگ طبیعی داشته باشند. یکی از امیدبخش‌ترین راهکارها استفاده از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی یا iPSC است. این سلول‌ها از بازبرنامه‌ریزی سلول‌های بالغ بدن به دست می‌آیند و توانایی تبدیل شدن به انواع مختلف سلول‌های بدن را دارند. همین ویژگی سبب شده است که به عنوان یک منبع ارزشمند برای تولید بافت‌ها و اندام‌های جایگزین مورد توجه قرار گیرند.

تاریخچه

ایده مهندسی بافت عروقی سابقه‌ای بیش از سه دهه دارد. نخستین تلاش‌ها برای تولید رگ‌های مصنوعی زیستی در دهه ۱۹۸۰ انجام شد. در آن زمان پژوهشگران موفق شدند ساختارهای ابتدایی مشابه دیواره رگ را در شرایط آزمایشگاهی ایجاد کنند. با وجود موفقیت‌های اولیه، این رگ‌ها از استحکام کافی برخوردار نبودند و قابلیت استفاده بالینی نداشتند. در دهه‌های بعدی، توسعه زیست‌مواد جدید، بیوراکتورها و فناوری‌های کشت سلولی موجب بهبود کیفیت این ساختارها شد. با ظهور فناوری تولید سلول‌های بنیادی پرتوان القایی در سال ۲۰۰۶، فصل جدیدی در پزشکی بازساختی آغاز شد. این فناوری امکان تولید سلول‌های اختصاصی هر بیمار را فراهم کرد و بسیاری از نگرانی‌های مربوط به رد پیوند را کاهش داد. در سال‌های اخیر نیز پیشرفت در فناوری‌های ویرایش ژن، چاپ زیستی سه‌بعدی و مهندسی بافت موجب شده است که تولید رگ‌های خونی عملکردی بیش از هر زمان دیگری به واقعیت نزدیک شود. اکنون بسیاری از گروه‌های تحقیقاتی جهان در تلاش هستند تا رگ‌های خونی مهندسی‌شده را از مرحله آزمایشگاهی به کاربردهای بالینی منتقل کنند.

شیوه مطالعاتی

در مرور تخصصی جدید، پژوهشگران جدیدترین دستاوردهای مرتبط با تولید رگ‌های خونی کوچک‌قطر از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی را بررسی کرده‌اند. این مطالعه مراحل مختلف تولید رگ‌های مهندسی‌شده را از تولید سلول‌های بنیادی تا ساخت گرافت‌های آماده پیوند ارزیابی کرده است. در این فرایند ابتدا سلول‌های بنیادی پرتوان القایی به سلول‌های اندوتلیال و سلول‌های عضله صاف عروقی تمایز داده می‌شوند. سلول‌های اندوتلیال لایه داخلی رگ را تشکیل می‌دهند و مسئول حفظ جریان طبیعی خون هستند. سلول‌های عضله صاف نیز استحکام و انعطاف‌پذیری دیواره رگ را فراهم می‌کنند. در مرحله بعد این سلول‌ها روی داربست‌های زیستی ویژه قرار می‌گیرند. این داربست‌ها از مواد زیست‌سازگار ساخته شده‌اند و محیطی مشابه بافت طبیعی بدن را فراهم می‌کنند. سپس ساختارهای ایجادشده در بیوراکتورها تحت شرایط کنترل‌شده قرار می‌گیرند تا به تدریج ویژگی‌های عملکردی رگ طبیعی را به دست آورند. در برخی مطالعات جدید نیز از فناوری چاپ سه‌بعدی زیستی برای ساخت ساختارهای چندلایه عروقی استفاده شده است. این فناوری امکان تولید رگ‌هایی با معماری پیچیده و شباهت بیشتر به عروق طبیعی را فراهم می‌کند.

نتایج

بررسی مطالعات اخیر نشان می‌دهد که کیفیت رگ‌های خونی مهندسی‌شده در سال‌های گذشته به شکل قابل توجهی افزایش یافته است. بسیاری از نمونه‌های تولیدشده توانسته‌اند ویژگی‌های مکانیکی مشابه رگ‌های طبیعی را نشان دهند و فشارهای فیزیولوژیک جریان خون را تحمل کنند. یکی از مهم‌ترین یافته‌های گزارش‌شده، دستیابی به ماندگاری کامل برخی گرافت‌های عروقی در مدل‌های حیوانی بزرگ بوده است. این نتایج نشان می‌دهد که رگ‌های مهندسی‌شده قادر هستند برای مدت طولانی باز بمانند و عملکرد مناسبی داشته باشند. پژوهشگران همچنین موفق شده‌اند با استفاده از فناوری‌های جدید، میزان تشکیل لخته خون را کاهش دهند. این موضوع یکی از مهم‌ترین چالش‌های استفاده از رگ‌های مصنوعی در گذشته بوده است. از سوی دیگر، استفاده از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی امکان تولید مقادیر نامحدود سلول‌های عروقی را فراهم کرده است. این ویژگی می‌تواند محدودیت دسترسی به رگ‌های اهدایی را تا حد زیادی برطرف کند. نتایج مطالعات نشان می‌دهد که رگ‌های تولیدشده نه تنها قادر به انتقال خون هستند، بلکه می‌توانند پس از پیوند با بدن میزبان تعامل برقرار کرده و در فرایند بازسازی طبیعی بافت شرکت کنند.

دستاورد

اهمیت اصلی این پیشرفت‌ها در آن است که پزشکی بازساختی را یک گام به تولید رگ‌های خونی واقعی و قابل استفاده در انسان نزدیک‌تر کرده‌اند. در صورت موفقیت نهایی این فناوری، بیماران مبتلا به بیماری‌های قلبی و عروقی می‌توانند به جای استفاده از رگ‌های برداشت‌شده از بدن خود یا رگ‌های مصنوعی، از رگ‌های زیستی مهندسی‌شده بهره‌مند شوند. این فناوری همچنین می‌تواند در درمان بیماران مبتلا به بیماری‌های عروق محیطی، ترمیم آسیب‌های ناشی از حوادث، جراحی‌های بازسازی و حتی تولید اندام‌های مصنوعی پیچیده کاربرد داشته باشد. یکی دیگر از دستاوردهای مهم، امکان تولید رگ‌های آماده مصرف برای بانک‌های بافتی آینده است. چنین رویکردی می‌تواند زمان انتظار بیماران برای دریافت درمان را به طور چشمگیری کاهش دهد. علاوه بر این، ترکیب فناوری سلول‌های بنیادی با مهندسی ژنتیک می‌تواند به تولید رگ‌هایی با احتمال بسیار کم رد پیوند منجر شود؛ موضوعی که یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های پیوند بافت در پزشکی امروز به شمار می‌رود.

گام بعدی مطالعه

با وجود پیشرفت‌های قابل توجه، هنوز چالش‌هایی در مسیر کاربرد بالینی گسترده این فناوری وجود دارد. پژوهشگران باید پایداری طولانی‌مدت گرافت‌ها، ایمنی کامل آنها و خطر احتمالی تشکیل لخته یا واکنش‌های ایمنی را در مطالعات بیشتر ارزیابی کنند. افزایش ظرفیت تولید انبوه، کاهش هزینه‌ها و استانداردسازی فرایندهای ساخت نیز از دیگر اهداف آینده این حوزه است. انتظار می‌رود در سال‌های آینده کارآزمایی‌های بالینی بیشتری برای ارزیابی عملکرد رگ‌های خونی مهندسی‌شده در بیماران انجام شود. متخصصان معتقدند ترکیب سلول‌های بنیادی پرتوان القایی، چاپ زیستی سه‌بعدی، زیست‌مواد هوشمند و فناوری‌های ویرایش ژن می‌تواند نسل جدیدی از درمان‌های بازساختی را ایجاد کند. در چنین شرایطی، تولید رگ‌های خونی اختصاصی برای هر بیمار دیگر یک رؤیا نخواهد بود، بلکه به بخشی از درمان‌های روتین بیماری‌های قلبی و عروقی تبدیل خواهد شد.

پایان مطالب/.