الهام از کرم ابریشم جهت بازسازی تاندون‌های انسان

به گزارش خبرگزاری صداوسیما به نقل از ستاد توسعه علوم و فناوری‌های سلول‌های بنیادی، اگر از ورزشکاران بپرسید که آیا ترجیح می‌دهند، استخوانشان بشکند یا تاندون آشیلشان پاره شود، مطمئناً اولی را انتخاب خواهند کرد. این موضوع به این دلیل است که صدمات وارده به تاندون‌ها - طناب‌های قوی و انعطاف‌پذیر بافتی که عضله را به استخوان متصل می‌کند و در نتیجه حرکت را امکان‌پذیر می‌کند - می‌تواند فرایند‌های بهبودی طولانی، سخت و ناتمام داشته باشد. بافت نرم تاندون‌هایی که به بافت‌های سخت استخوان‌ها متصل می‌شوند، مکان دشواری را برای بهبود ایجاد می‌کنند، و بافت اسکار در آنجا می‌تواند دامنه حرکت تاندون بهبودیافته و حجم کاری را که می‌تواند تحمل کند، را محدود کند.

یکی از راه‌های درمان آسیب‌های تاندون، پیوند سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs) در محل است. این سلول‌ها که در مغز استخوان وجود دارند، نقش مهمی در بازسازی بافت ایفا می‌کنند. آن‌ها را می‌توان با استفاده از "داربست‌هایی" که سلول‌های بنیادی مزانشیمی و فاکتور‌های رشد را در محل آسیب قرار می‌دهد، به جایی که بافت جدید ایجاد می‌کنند، پیوند زد.

در تلاش برای بهبود ترمیم و بازسازی تاندون، محققان مؤسسه نوآوری زیست‌پزشکی تراساکی لس‌آنجلس (TIBI) به الهام از کرم ابریشم روی آوردند.

با مخلوط کردن پروتئین ابریشم تولید شده توسط این کرم در یک ژل، محققان توانستند بافت تاندون را در موش‌های آسیب‌دیده از ناحیه آشیل ترمیم کنند.

علی خادم حسینی، مدیرعامل TIBI، گفت: دستیابی به بازسازی بافت برای ترمیم تاندون بسیار دشوار است. "کار انجام شده در اینجا به طور قابل‌توجهی باعث پیشرفت این دستاورد می‌شود.

نخ‌های تولید شده توسط کرم ابریشم Bombyx mori کاربرد‌هایی فراتر از پارچه‌های زیبا دارند. این موجودات کوچک برای قرن‌ها منبع مواد پزشکی مهمی به‌ویژه نخ بخیه بوده‌اند.

برای مطالعه‌ای که در نشریه Small منتشر شد، تیم TIBI از پروتئین ابریشم خاصی به نام فیبروئین ابریشم استفاده کرد. TIBI می‌گوید استحکام، دوام و زیست‌تخریب‌پذیری پروتئین ابریشم آن را برای استفاده در داربست‌های تاندون‌ها ایده‌آل می‌کند -، اما همچنان مشکلاتی را نیز ایجاد می‌کند.

محققان در مقاله خود توضیح می‌دهند: "فیبروئین ابریشم (SF) یک ماده زیستی امیدوارکننده برای ترمیم تاندون است، اما خواص مکانیکی نسبتاً سفت‌وسخت و میل سلولی کم آن، کاربرد آن را در پزشکی بازساختی محدود کرده است.

از سوی دیگر داربست‌های ساخته شده از ژل، عملکرد بهتری در چسبیدن سلول‌ها و بازسازی بافت‌ها دارند، اما فاقد استحکام مکانیکی برای ایجاد بافت‌هایی به‌سختی تاندون‌ها هستند؛ بنابراین محققان این دو را با هم ترکیب کردند.

تیم تراساکی پروتئین ابریشم را با یک ژل ترکیب کرد و ورقه‌هایی با نسبت‌های مختلف ایجاد کرد که سپس آن‌ها برای ویژگی‌هایی مانند «ساختار فیبری و کشش» آزمایش شدند تا بهترین مورد پیدا شود.

سپس ورقه‌های برنده با سلول‌های بنیادی مزانشیمی تزریق شدند که در مقایسه با پروتئین ابریشم به‌تنهایی، روی ورقه‌ها با فیبروئین و ژل ابریشم رشد بهتری داشتند، و تجزیه‌وتحلیل ژنتیکی نشان داد که فعالیت ژن‌های بازسازی‌کننده سلول‌های بنیادی مزانشیمی به میزان قابل‌توجهی افزایش‌یافته است.
با رنگ‌آمیزی ورق‌ها، محققان دریافتند که سلول‌های ورقه‌های ترکیبی دارای نرخ چسبندگی بیش از ۸۰ درصد بوده و مورفولوژی بلندی را تشکیل می‌دهند که نشان می‌دهد سلول‌ها به‌سرعت چسبیده‌اند. هنگامی که به ژل یا پروتئین ابریشم به‌تن‌هایی نگاه می‌کنیم، سلول‌ها تنها ۶۰ درصد نرخ چسبندگی و شکل گرد داشتند.

به‌عنوان یک امتیاز، آن‌ها متوجه شدند که پروتئین ابریشم همچنین ماتریکس ژل حاصل را متخلخل‌تر می‌کند که ترمیم تاندون را افزایش می‌دهد. مخلوط پروتئین ابریشم و ژل نیز بازسازی تاندون بهتری را در مدل‌های موشی نشان داد.

گام بعدی آزمایش این موضوع برای ایمنی و کارایی در انسان خواهد بود - و ما یک‌قدم به غلبه بر آسیب‌های مخرب تاندون (و گاهی اوقات کشنده) نزدیک‌تر خواهیم بود.