ساخت دستگاهی برای شبیه‌ساز بیماری‌های انسانی

به گزارش سیناپرس همدان، دستگاهی کوچک‌تر از جعبه جواهرات را تصور کنید که می‌تواند هر بیماری انسانی را در اندام‌های مختلف شبیه‌سازی کند یا داروهای جدید را بدون وارد کردن یا آسیب رساندن به بدن آزمایش کند.

دانشمندان دانشگاه نورث وسترن این فناوری جدید که شبکه (Lattice) نام دارد را برای مطالعه تعاملات بین حداکثر هشت کشت بافت اندام منحصر به فرد (سلول های یک اندام انسانی) برای مدت زمان طولانی توسعه داده اند تا نحوه واکنش اندام های واقعی را تکرار کنند. این یک پیشرفت بزرگ در سیستم‌های in vitro فعلی است که فقط می‌توانند دو کشت سلولی را به طور همزمان مطالعه کنند.

هدف این است که آنچه را که در داخل بدن اتفاق می‌افتد به عنوان مثال، چگونگی تاثیر چاقی بر یک بیماری خاص، یا تفاوت متابولیزه شدن داروها در زنان و مردان، یا این که چه چیزی ممکن است در ابتدا منجر به بیماری شود که در نهایت اندام های متعددی را تحت تاثیر قرار دهد را شبیه‌سازی کنیم.

جولی کیم، استاد زنان و زایمان در دانشکده پزشکی فاینبرگ دانشگاه نورث وسترن، می گوید: وقتی چیزی در بدن اتفاق می افتد، دقیقاً نمی دانیم در این بین سلول ها چه ارتباطاتی با هم بر قرار می کنند. در حال حاضر، دانشمندان از ظروفی استفاده می‌کنند که یک یا دو نوع سلولی در آن ها به طور همزمان رشد می کنند و سپس تحقیقات و تجزیه و تحلیل عمیقی را می توانند روی آن ها انجام ‌دهند، اما Lattice پیشرفت بزرگی را ارائه می‌کند. این پلتفرم برای تقلید از آنچه در بدن اتفاق می‌افتد بسیار مناسب‌تر است، زیرا می‌تواند اندام‌های زیادی را همزمان شبیه‌سازی کند.

دستگاه میکروسیال دارای یک سری کانال و پمپ است که باعث می شود محیط کشت (خون شبیه سازی شده) بین هشت چاهک جریان یابد. یک کامپیوتر متصل به شبکه به طور دقیق کنترل می کند که چه مقدار محیط کشت از هر چاهک، کجا و چه زمانی جریان دارد. بسته به اینکه محقق می خواهد کدام بیماری یا دارویی را آزمایش کند، می تواند هر چاهک را با بافت اندام، هورمون، سلول دارای بیماری یا داروی متفاوتی پر کند.

به عنوان مثال، آزمایشگاه کیم از Lattice برای مطالعه سندرم تخمدان پلی کیستیک (PCOS) استفاده می کند، که وضعیتی است که با عدم تعادل هورمون های تولید مثل و مشکلات متابولیسم مشخص می شود. دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که چرا یا چگونه PCOS ایجاد می شود. اگرچه تخمدان‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد، اما بسیاری از سیستم‌های دیگر بدن نیز در این بین تحت تأثیر قرار می‌گیرند.

کیم گفت: کاری که ما می‌توانیم با Lattice انجام دهیم این است که شروع به دستکاری و کنترل شرایطی کنیم که کدام اندام عامل بیماری باشد. بنابراین، در یک آزمایش، ممکن است با تخمدان PCOS شروع کنیم تا ببینیم چگونه بر کبد یا ماهیچه‌ها تأثیر می‌گذارد. آزمایش دیگری ممکن است بررسی کند که آیا انسولین بالا با بیماری مرتبط است که سیستم‌های اندام مختلف را به رفتار نامنظم سوق می‌دهد یا خیر. ما می‌توانیم بافت‌ها را کنترل کنیم و به روش‌های خاصی آن ها را سفارشی سازی کنیم.

روش فعلی آزمایش داروهای جدید در آزمایشگاه در یک ظرف (در شرایط آزمایشگاهی) آغاز می‌شود، سپس در مدل‌های حیوانی آزمایش می‌شود و در نهایت به آزمایش‌های بالینی انسانی می رسد.

کیم گفت: هیچ مرحله ای بین آزمایش‌های بالینی بر روی حیوانات و آزمایش‌های بالینی انسانی وجود ندارد، و ما متوجه شدیم که بسیاری از داروها در انسان‌ها شکست می‌خورند. Lattice می‌تواند آن مرحله میانی بین مطالعات حیوانی و آزمایش‌های بالینی باشد، زیرا ما می‌توانیم داروهایی را آزمایش کنیم که مطالعات حیوانی را پشت سر گذاشته‌اند تا ببینیم آیا برای بافت‌های انسانی بی‌خطر هستند یا خیر.

کیم گفت: کشت‌های سلولی اولیه استاندارد در ظروف آزمایشگاهی کنونی مدت زیادی دوام نمی‌آورند. اما Lattice برای فراهم کردن محیط‌های تازه (خون شبیه‌سازی شده) برای کشت‌ها و از بین بردن ضایعات از طریق پمپاژ محیط از طریق هر یک از هشت چاهک طراحی شده بود تا بافت‌ها بیشتر زنده بمانند. کیم گفت که دانشمندان این سیستم را تا 28 روز آزمایش کرده‌اند و امیدوارند که این سیستم توان بیشتر ادامه دادن را هم داشته باشد.

کیم گفت: برای مثال، چاقی یک عامل خطر اصلی برای سرطان آندومتر است. ما هرگز نمی‌توانیم تأثیر عوامل خطر را در ظرف مورد مطالعه قرار دهیم، زیرا آنها به کشت‌های طولانی‌مدت نیاز دارند. در Lattice، می‌توانیم بررسی کنیم که چگونه چربی به طور مستقیم برای مدت طولانی‌تری روی آندومتر تأثیر می‌گذارد و برخی تغییرات اولیه را که در سلول‌های آندومتر رخ می‌دهد، بررسی کنیم.

این مطالعه با بحث در مورد جزئیات این فناوری جدید در مجله Lab on a Chip منتشر شد.

مترجم: سید سپهر ارومیهء