دانشمندان یک ریه مینیاتوری انسان ساختند که بیماری‌ها را تقلید می‌کند

به گزارش مجله خبری نگار، این مدل دقیق فقط یک تکنیک آزمایشگاهی پیشرفته نیست، بلکه دروازه‌ای است که افق‌های جدیدی را برای درک و درمان بیماری‌های تنفسی به روشی متناسب با هر بیمار می‌گشاید.

این نوآوری بر اساس یک اصل ساده، اما عمیق بنا شده است: اگر بتوانیم یک نسخه مینیاتوری از ریه کسی را در آزمایشگاه بسازیم، می‌توانیم نحوه واکنش آن به بیماری‌های مختلف را بررسی کنیم و اثربخشی دارو‌ها را قبل از تجویز به همان بیمار، روی آن آزمایش کنیم.

تیم تحقیقاتی توانست سلول‌های بنیادی گرفته شده از یک اهداکننده را به تمام انواع سلول‌های پایه ریه تبدیل کند، که این مدل جدید را از این نظر منحصر‌به‌فرد می‌کند که تمام اجزای بیولوژیکی آن از نظر ژنتیکی یکسان هستند و از یک منبع واحد گرفته شده‌اند.

دکتر مکس گوتیِرِز، محقق ارشد، می‌گوید که این فناوری برای اولین بار امکان مطالعه بیماری‌های تنفسی را به روشی شخصی‌سازی‌شده فراهم می‌کند که قبلاً امکان‌پذیر نبود. دانشمندان اکنون می‌توانند به جای تکیه بر مدل‌های عمومی یا آزمایش روی حیواناتی که از نظر بیولوژیکی با انسان‌ها متفاوت هستند، ریه یک فرد خاص را به طور دقیق شبیه‌سازی کنند.

این مدل با شبیه‌سازی ریزمحیط آلوئول‌ها، کیسه‌های هوای کوچک در ریه‌ها که مسئول تبادل اکسیژن و دی‌اکسید کربن هستند و همچنین اولین خط دفاعی در برابر میکروب‌های استنشاقی را تشکیل می‌دهند، کار می‌کند.

سلول‌های ریه در یک دستگاه مخصوص روی یک غشای نازک چیده شده‌اند، جایی که یک سد بیولوژیکی مشابه آلوئول‌های طبیعی تشکیل می‌دهند. اما دستاورد واقعی در توانایی دستگاه در تقلید حرکت واقعی تنفس از طریق انبساط و انقباض ریتمیک سه‌بعدی نهفته است که به طور دقیق حرکت یک ریه زنده را در طول تنفس شبیه‌سازی می‌کند.

برای آزمایش اثربخشی این مدل، محققان با اضافه کردن باکتری‌های عامل بیماری، عفونت سل را شبیه‌سازی کردند. نتایج به طرز چشمگیری دقیق بودند و مدل مراحل اولیه عفونت را به دقت تقلید می‌کرد.

این مدل همان تغییراتی را نشان داد که در ریه آلوده انسان رخ می‌دهد، از تجمع سلول‌های ایمنی و تشکیل کانون‌های التهابی گرفته تا فروپاشی سد محافظ آلوئول‌ها پنج روز پس از عفونت، درست همانطور که در بیماری واقعی اتفاق می‌افتد.

اهمیت واقعی این نوآوری در امکانات کاربردی گسترده آن نهفته است. دانشمندان اکنون می‌توانند مدل‌های ریه را از سلول‌های افرادی که استعداد ژنتیکی خاصی برای بیماری‌های ریوی دارند یا از بیمارانی با شرایط خاص ایجاد کنند و درمان‌های مختلف را قبل از اعمال بالینی روی آنها آزمایش کنند. دکتر جکسون لاک، یکی از محققان اصلی، توضیح می‌دهد که این رویکرد، اتکا به آزمایش‌های بیولوژیکی را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. او تأیید می‌کند که مدل جدید جایگزین دقیقی برای آزمایش‌های حیوانی ارائه می‌دهد و از تفاوت‌های قابل توجه بین سیستم‌های بیولوژیکی حیوانات و انسان‌ها جلوگیری می‌کند.

این تیم تحقیقاتی اکنون به دنبال گسترش دامنه کاربرد‌های آینده این مدل است، زیرا می‌تواند برای مطالعه طیف وسیعی از بیماری‌های ریوی، از عفونت‌های ویروسی مانند آنفولانزا و کووید -۱۹ گرفته تا بیماری‌های مزمن مانند آسم و فیبروز ریوی و حتی در تحقیقات سرطان ریه، مورد استفاده قرار گیرد. مهمتر از همه، این مدل راه را برای دوران جدیدی از پزشکی شخصی هموار می‌کند، جایی که می‌توان درمان‌ها را بر اساس پاسخ فردی بیمار طراحی کرد، اثربخشی درمان را افزایش داد و عوارض جانبی ناخواسته را کاهش داد.

این پیشرفت علمی فقط یک دستاورد فنی نیست، بلکه تحولی در فلسفه درمان پزشکی است. به جای پیروی از رویکرد سنتی درمان که متکی بر آزمایش‌های عمومی است، اکنون می‌توان درمان را برای هر بیمار بر اساس نحوه واکنش نسخه مینیاتوری ریه او به دارو‌های مختلف، سفارشی‌سازی کرد. این به معنای درمان ایمن‌تر و مؤثرتر، جلوگیری از آزمایش‌های غیرضروری و کاهش خطرات احتمالی است.