مطالعه جدید به بیماران فیبروز ریوی امیدوار است
به گزارش سیناپرس همدان، تیم تحقیقاتی دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه ویرجینیا با استفاده از دستور العمل جدیدی برای رشد عروق خونی از بافت زنده ریه در آزمایشگاه، ابزار تحلیلی ایجاد کرده است که می تواند منجر به درمان فیبروز ریوی ایدیوپاتیک یا IPF، یک بیماری ویرانگر ریه، شود.
فیبروز یک اسکار مزمن بافتی است و می تواند تقریباً به تمام سیستم های بدن ضربه بزند. بر اساس گزارش موسسه ملی بهداشت، دولت تخمین می زند که 45 درصد از مرگ و میرها در ایالات متحده را می توان به اختلالات فیبروتیک نسبت داد. در ریه‌ها، فیبروز تنفس را محدود می‌کند، بنابراین درک چگونگی ایجاد اسکار، و در نهایت نحوه توقف آن، سؤالات اساسی هستند، به خصوص در مورد IPF، که نوعی فیبروز ریوی بدون علت شناخته شده است.
در جستجوی پاسخ این مشکل، استادیار مهندسی شیمی Lakeshia J. Taite تیمی را با همکاری پیرس-کوتلر و دانشجوی دکتری مهندسی پزشکی، لئونارد-دوک در آزمایشگاه Peirce-Cottler رهبری می‌کند. پیرس-کوتلر، رئیس مهندسی زیست پزشکی است.
کار آنها ترکیبی از مدل‌های محاسباتی نحوه رفتار رگ‌های خونی در ریه فیبروتیک است که توسط لئونارد-دوک در آزمایشگاه پیرس-کوتلر با آزمایش‌هایی با استفاده از هیدروژل‌های مهندسی شده در آزمایشگاه Taite ایجاد شده است. نتیجه یک پلت فرم تحقیقاتی جدید برای مطالعه تشکیل رگ های خونی در فرآیندی به نام رگ زایی است.
Taite و پیرس-کوتلر می‌خواهند نقش آنژیوژنز را درک کنند، یعنی همان بخش طبیعی از ترمیم بافت پس از آسیب، زمانی که ریه‌ها از تلاش برای التیام دست نمی‌کشند و بافت‌های انعطاف‌پذیر را سفت و فیبری می‌کنند تا زمانی که دیگر کار نکنند.
این تحقیق در Microcirculation منتشر شد که ویراستاران آن شکلی از این مقاله را برای نمایش روی جلد شماره اوت 2023 انتخاب کردند.
این تصویر جوانه های عروقی را از بافت ریه موش نشان می دهد که روی یک هیدروژل کاشته شده است، یک ماده زیستی متورم شده در آب که شبیه یک لنز تماسی نرم است. آزمایشگاه Taite این هیدروژل‌ها را با مولکول‌های فعال زیستی فعال می‌کند که سیگنال‌های رگ‌زایی را که توسعه عروق خونی را تشویق می‌کنند، تقلید می‌کنند.
برای دستیابی به این قابلیت، تیم Taite پپتیدهای خاص، رشته‌هایی از اسیدهای آمینه، بلوک‌های سازنده پروتئین‌ها، را با مشتقاتی از پلی اتیلن گلیکول، یک پلیمر کریستالی معمولی، به صورت شیمیایی جفت می‌کند تا یک جفت PEG-پپتید را تشکیل دهد. پپتیدها یا خریداری می شوند یا با استفاده از یک سنتز کننده قابل برنامه ریزی ساخته می شوند.
این فرآیند چند مرحله ای است و در آن پودر سفید شبیه به پودر ژلاتین خریداری شده و عمل آوری می شود. این مولکول‌ها در محلول‌های آبی حل شده و در معرض نور فرابنفش قرار می‌گیرند و به صورت متقابل پیوند ایجاد می کنند تا ماده‌ای نرم اما جامد تشکیل دهند که سلول‌های ریه موش کاشته شده روی سطح می‌توانند با آن تعامل داشته باشند و باعث رشد سلول‌های جدید شوند.
Taite می‌گوید: این هیدروژل به گونه‌ای طراحی شده است که دارای خواص مکانیکی باشد، به عنوان مثال، سفتی و کشش، مطابق بافت سالم ریه است. هیدروژل به عنوان ماتریکس خارج سلولی سلول‌های عروقی عمل می‌کند، مخلوط پیچیده‌ای از پروتئین‌ها، کربوهیدرات‌ها و مواد معدنی که نشانه‌های مهمی را برای رشد و نگهداری بافت فراهم می‌کند.
هدف کلی این پروژه درک نشانه های بیومکانیکی و بیوشیمیایی رگ های خونی در ریه ها در طول توسعه و پیشرفت فیبروز است. این تیم در حال ساخت سیستم‌های مدل‌سازی آزمایشگاهی برای تسریع در جستجوی درمان‌هایی برای متوقف کردن IPF در مسیر خود هستند.
Taite گفت: این پروژه نشان‌دهنده یک سنجش رگ‌زایی جدید است که امکان بررسی سفتی ماتریکس در شروع تشکیل میکروواسکولار را فراهم می‌کند.
Taite این تحقیق را درست پس از ورودش به UVA در سال 2021 آغاز کرد و از تکنیک‌های آزمایشی خود با مدل‌های رایانه‌ای لئونارد-دوک برای اعتبارسنجی و بهبود مدل‌ها استفاده کرد که به نوبه خود آزمایش‌های Taite را به اثبات می‌رساند.
لئونارد-دوک گفت: ما داده‌های حاصل از این روش جوانه‌زنی را در مدل‌های رایانه‌ای خود قرار می‌دهیم که رفتارهای سلولی پیچیده‌ای را که به فیبروز ریه کمک می‌کنند شبیه‌سازی می‌کنند. سپس از هوش مصنوعی و روش‌های یادگیری ماشینی برای کشف کامل ژن‌ها و پروتئین‌هایی که می‌توانند هدف داروهای جدید باشند، استفاده می‌کنیم.
این مطالعه در Microcirculation منتشر شده است.
مترجم: سید سپهر ارومیهء
