از یک قطره خون تا قلبی که میتپد؛ «مینیقلب» بیمار در دانشگاه مکگیل ساخته شد
اگر بتوان از سلولهای خون یک بیمار، قلبی کوچک ساخت که در آزمایشگاه بتپد، چه چیزی درباره بیماری او میتوان فهمید؟ پژوهشگران مؤسسه تحقیقاتی مرکز سلامت دانشگاه مکگیل (RI-MUHC) با استفاده از سلولهای خونی یک بیمار مبتلا به کاردیومیوپاتی اتساعی، موفق به ساخت یک مدل سهبعدی و تپنده از بافت قلب شدهاند؛ مدلی که میتواند پنجرهای تازه برای مطالعه بیماریهای قلبی و در آینده، حرکت به سوی درمانهای شخصیسازیشده باز کند.
به گزارش سیناپرس، پژوهشگران مؤسسه تحقیقاتی مرکز سلامت دانشگاه مکگیل (RI-MUHC) با استفاده از سلولهای خونی یک بیمار مبتلا به کاردیومیوپاتی اتساعی، موفق به ساخت یک مدل سهبعدی و تپنده از بافت قلب شدهاند. این «مینیقلب» قرار نیست جای قلب بیمار را بگیرد و هنوز یک ابزار درمانی نیست. اهمیت آن در جای دیگری است: پژوهشگران اکنون میتوانند بخشی از بافت قلب یک بیمار را در محیط آزمایشگاه بازسازی کنند، آن را زیر نظر بگیرند و بررسی کنند که بیماری چگونه عملکرد سلولهای قلبی را تغییر میدهد و این بافت به درمانهای مختلف چگونه پاسخ میدهد.
وقتی قلب بیمار، بیرون از بدن بازسازی میشود
کاردیومیوپاتی اتساعی یکی از بیماریهای جدی عضله قلب است. در این بیماری، حفرههای قلب بزرگ و عضله قلب ضعیف میشود و قلب بهتدریج توانایی خود برای پمپاژ مؤثر خون را از دست میدهد. در موارد شدید، بیمار ممکن است به پیوند قلب نیاز پیدا کند.
اما مطالعه مستقیم قلب یک بیمار همیشه امکانپذیر نیست. اینجاست که فناوری «قلب روی تراشه» وارد میشود.
پژوهشگران مکگیل برای ساخت مدل خود، کار را از سلولهای خون بیمار آغاز کردند. این سلولها در آزمایشگاه به سلولهای بنیادی پرتوان القایی یا iPSC بازبرنامهریزی شدند؛ سلولهایی که قابلیت تبدیل شدن به انواع مختلف سلولهای بدن را دارند.
سپس پژوهشگران این سلولها را به سلولهای عضله قلب، یعنی کاردیومیوسیتها، تبدیل کردند و آنها را در یک سامانه سهبعدی روی تراشه قرار دادند.
نتیجه، بافت کوچکی از عضله قلب بود که میتوانست بهصورت خودکار منقبض شود و بتپد.
یک قلب کوچک، اما با ویژگیهای بیمار
اما ساختن یک بافت تپنده بهتنهایی کافی نبود. سؤال اصلی این بود: آیا این مدل واقعاً میتواند ویژگیهای بیماری قلبی فرد را بازتاب دهد؟
برای پاسخ به این پرسش، پژوهشگران مدل دیگری را با استفاده از سلولهای فرد سالم ایجاد کردند و دو نمونه را با یکدیگر مقایسه کردند.
نتایج نشان داد بافت ساختهشده از سلولهای بیمار در شاخصهایی مانند ساختار بافت، قدرت و الگوی انقباض، ضربان قلب، فعالیت کلسیمی و برخی ویژگیهای مولکولی با نمونه سالم تفاوت دارد.
به بیان سادهتر، پژوهشگران توانستند در محیط آزمایشگاه، بخشی از تفاوتهایی را که بیماری در بافت قلب ایجاد میکند، بازسازی و مشاهده کنند. همین موضوع است که این مدل را به ابزاری بالقوه برای مطالعه دقیقتر کاردیومیوپاتی اتساعی تبدیل میکند.
از آزمایش روی سلولها تا رؤیای درمان شخصی
یکی از جذابترین بخشهای این پژوهش، چشماندازی است که در آینده ایجاد میکند. تصور کنید به جای آنکه یک درمان را مستقیماً روی بیمار امتحان کنیم، ابتدا سلولهای خود او را به یک مدل کوچک از بافت قلب تبدیل کنیم و سپس در آزمایشگاه بررسی کنیم که این بافت به گزینههای درمانی مختلف چگونه واکنش نشان میدهد.
این دقیقاً همان مسیری است که پژوهشگران امیدوارند در آینده توسعه پیدا کند: ساخت مدل قلبی متناسب با ویژگیهای هر بیمار و استفاده از آن برای مطالعه پاسخ احتمالی به درمانها.
البته فاصله میان این ایده و استفاده بالینی هنوز قابل توجه است. پژوهشگران تأکید میکنند که فناوری فعلی هنوز در مرحله تحقیقاتی قرار دارد و نمیتوان از آن برای انتخاب درمان بیماران در کلینیک استفاده کرد.
رنزو چچره (Renzo Cecere)، جراح قلب در مرکز سلامت دانشگاه مکگیل و از پژوهشگران این پروژه، این مطالعه را یک «اثبات مفهوم» میداند. گام بعدی، آزمایش این فناوری روی تعداد بیشتری از بیماران و بررسی انواع مختلف کاردیومیوپاتی خواهد بود.
پژوهشگری از شریف در قلب این پروژه
در میان پژوهشگران این پروژه، علی موسوی (Ali Mousavi) نیز حضور دارد؛ پژوهشگری ایرانی که کارشناسی و کارشناسی ارشد مهندسی شیمی را در دانشگاه صنعتی شریف گذرانده و پس از آن دکترای مهندسی زیستپزشکی خود را در دانشگاه مونترال و مرکز پژوهشی CHU Sainte-Justine به پایان رسانده است.
موسوی که اکنون پژوهشگر پسادکتری در مؤسسه تحقیقاتی MUHC است، این پژوهش را در دوره دکتری و در جریان یک دوره پژوهشی در آزمایشگاه رنزو چچره انجام داده است.
از نگاه او، امکان ساخت بافت قلب از سلولهای خود بیمار، فرصتی برای بازسازی برخی ویژگیهای بیماری در خارج از بدن فراهم میکند؛ رویکردی که میتواند در مسیر توسعه پزشکی شخصیسازیشده اهمیت پیدا کند.
«مینیقلب» هنوز درمان نیست؛ یک پنجره تازه برای دیدن بیماری است
شاید جذابترین بخش این خبر، تصور یک قلب کوچک و تپنده در آزمایشگاه باشد؛ اما ارزش واقعی این دستاورد فراتر از این تصویر است.
پژوهشگران تلاش کردهاند مدلی از قلب بیمار را بیرون از بدن او بسازند؛ مدلی که بتوان آن را مشاهده، اندازهگیری و با نمونه سالم مقایسه کرد و در آینده، پاسخ آن را به درمانهای مختلف بررسی کرد.
اگر این فناوری در مطالعات آینده با تعداد بیشتری از بیماران و بیماریهای مختلف موفق عمل کند، میتواند به یکی از ابزارهای پژوهش در مسیر پزشکی شخصیسازیشده تبدیل شود؛ مسیری که در آن، درمان فقط بر اساس میانگین پاسخ بیماران انتخاب نمیشود، بلکه ویژگیهای زیستی خود فرد نیز در نظر گرفته میشود.
این پژوهش در مجله Advanced Healthcare Materials منتشر شده است.
