ساخت دستگاهی برای شبیه‌ساز بیماری‌های انسانی

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما و بر اساس اعلام نتایج تحقیقات دانشمندان در مجله «Lab on a Chip»، 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 (سلول‌های یک اندام انسانی) برای مدت زمان طولانی ساختند تا نحوه واکنش اندام‌های 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 کند.
هدف از اختراع این دستگاه این است 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 اندام‌های متعددی را تحت تاثیر قرار دهد را شبیه‌سازی کنیم.
«جولی کیم» استاد زنان و زایمان در دانشکده پزشکی فاینبرگ دانشگاه نورث وسترن گفت: وقتی چیزی در بدن اتفاق می‌افتد، دقیقاً نمی‌دانیم در این بین سلول‌ها چه ارتباطاتی با هم بر قرار می‌کنند. در حال حاضر، دانشمندان از ظروفی استفاده می‌کنند که یک یا دو نوع سلولی در آن‌ها به طور همزمان رشد می‌کنند و سپس تحقیقات و تجزیه و تحلیل عمیقی را می‌توانند روی آن‌ها انجام دهند، اما Lattice پیشرفت بزرگی را ارائه می‌کند. این پلتفرم (سکو) 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 می‌شود محیط کشت (خون شبیه سازی شده) بین هشت چاهک جریان یابد. یک کامپیوتر متصل به شبکه به طور دقیق کنترل می‌کند که چه مقدار محیط کشت از هر چاهک، کجا و چه زمانی جریان دارد. بسته به اینکه محقق می‌خواهد کدام بیماری یا دارویی را آزمایش کند، می‌تواند هر چاهک را با بافت اندام، هورمون، سلول دارای بیماری یا داروی متفاوتی پر کند.
به عنوان مثال، آزمایشگاه از Lattice برای مطالعه سندرم تخمدان پلی کیستیک (PCOS) استفاده می‌کند، که وضعیتی است که با عدم تعادل هورمون‌های تولید مثل و مشکلات متابولیسم مشخص می‌شود. دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که چرا یا چگونه PCOS ایجاد می‌شود. 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 این دستگاه (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 آن‌ها 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 می‌رسد.
کیم گفت: هیچ مرحله‌ای بین آزمایش‌های بالینی بر روی حیوانات و آزمایش‌های بالینی انسانی وجود ندارد، و ما متوجه شدیم که بسیاری از دارو‌ها در انسان‌ها شکست می‌خورند و حالا دستگاه 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 معلوم شود برای بافت‌های انسانی بی‌خطر هستند یا خیر.
این استاد دانشگاه افزود: 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 دانشمندان این سیستم را تا ۲۸ روز آزمایش کردند و امیدوارند که این سیستم توان بیشتر ادامه دادن را هم داشته باشد.
وی افزود: 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.
نتایج تحقیقات دانشمندان در مورد جزئیات این فناوری جدید در مجله «Lab on a Chip منتشر شده است.