دانشمندان یک ریه مینیاتوری انسان ایجاد می‌کنند که بیماری‌ها را تقلید می‌کند و دارو‌ها را به طور دقیق آزمایش 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 بسیار ساده بنا شده است: اگر بتوانیم یک نسخه مینیاتوری از ریه کسی را در آزمایشگاه ایجاد کنیم، می‌توانیم نحوه واکنش آن به بیماری‌های مختلف را بررسی کنیم و اثربخشی دارو‌ها را قبل از تجویز آنها 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 و این مدل جدید را از این نظر منحصر‌به‌فرد کند که تمام اجزای بیولوژیکی آن از نظر ژنتیکی یکسان هستند و از یک منبع واحد گرفته شده‌اند.

دکتر مکس گوتیِرِز، محقق ارشد، می‌گوید این فناوری برای اولین بار امکان مطالعه بیماری‌های تنفسی را به روشی شخصی‌سازی‌شده فراهم می‌کند که قبلاً غیرممکن بود. دانشمندان اکنون می‌توانند به جای تکیه بر مدل‌های عمومی یا آزمایش روی حیواناتی که از نظر بیولوژیکی با انسان متفاوت هستند، ریه یک فرد خاص را با دقت بالا 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 روی یک غشای نازک درون یک دستگاه مخصوص چیده شده‌اند و یک سد بیولوژیکی مشابه آلوئول‌های طبیعی تشکیل می‌دهند. اما موفقیت واقعی در توانایی دستگاه در تقلید تنفس واقعی 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 کاربرد وسیع آن نهفته است. دانشمندان اکنون می‌توانند مدل‌های ریه را از سلول‌های افرادی که استعداد ژنتیکی ابتلا به بیماری‌های ریوی دارند یا از بیمارانی با شرایط خاص ایجاد کنند و درمان‌های مختلفی را قبل از کاربرد بالینی روی آنها آزمایش کنند. دکتر جکسون لاک، یکی از محققان اصلی، توضیح می‌دهد که این رویکرد به طور قابل توجهی اتکا به آزمایش‌های درون‌تنی را کاهش می‌دهد. او تأکید می‌کند که مدل جدید جایگزین دقیقی برای آزمایش‌های حیوانی ارائه می‌دهد و از تفاوت‌های قابل توجه بین سیستم‌های بیولوژیکی حیوانات و انسان‌ها جلوگیری می‌کند.

تیم تحقیقاتی اکنون به دنبال گسترش 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 شخصی‌سازی‌شده هموار می‌کند، که در آن درمان‌ها می‌توانند متناسب با پاسخ هر بیمار تنظیم شوند، اثربخشی درمان را افزایش داده و عوارض جانبی ناخواسته را کاهش دهند.

این پیشرفت علمی صرفاً یک دستاورد تکنولوژیکی نیست؛ بلکه نشان‌دهنده‌ی تغییری در فلسفه‌ی درمان پزشکی است. به جای رویکرد سنتی آزمایش‌های عمومی، اکنون می‌توان درمان را برای هر بیمار بر اساس نحوه‌ی واکنش بافت ریه‌ی او به دارو‌های مختلف تنظیم کرد. این به معنای درمان ایمن‌تر و مؤثرتر، اجتناب از آزمایش‌های غیرضروری و کاهش خطرات احتمالی است.

منبع: مدیکال اکسپرس