خادم حسینی: چاپ حیات یدکی در آینده محقق می شود ، تجربه زندگی پس از زندگی با زیست سازی - مجله بای بلاگ

به گزارش خبرنگار دانشگاه خبرنگاران، زیست سازی شاید متعلق به آینده نسبتا دور باشد، اما با این حال آینده پزشکی به نظر می رسد. زیست سازی شبیه واژه ای است که تمام رویا های خوب یک بیمار نیازمند پیوند و یک مهندس زیستی را یکجا در خود مجسم می کند. اگر کلیه هایتان از کار افتاده باشند، دوست دارید یک جفت کلیه نو برایتان چاپ شود؟ اگر هیچ ریه ای با سازگاری بافتی برای بیمار در آستانه مرگ شما در دست نباشد، دوست دارید با استفاده از سلول های خودش یک جفت ریه نو برایش چاپ کنید؟ آیا این به نظرتان شبیه نمونه ای افراطی از تبدیل علم به جادو است؟ پس ما با همراه باشید تا با دانشمند مسلمان طرح برگزیده جایزه مصطفی (ص) در این باره (آبژل های نانو و میکروساخت برای کاربرد های زیست پزشکی) یعنی علی خادم حسینی، استاد مهندسی زیستی و مدیر مرکز درمان های کم تهاجمی دانشگاه کالیفرنیا بعنوان یکی از پیشروترین متخصصان مهندسی بافت در سطح جهانی، بیشتر صحبت کنیم.

اینکه در طرح زیست سازی درباره حیات دوم صحبت می شود تا چه اندازه صحت دارد و آیا واقعا امکان پذیر است یا خیر؟

بافت ها و اندام های موجودات زنده نتیجه فرایند های تکوینی با برنامه ریزی ژنتیکی هستند که طی مدتی طولانی تکامل یافته اند. اکنون به نظر می رسد که زیست سازی به جایگزینی مصنوعی برای ساخت بافت ها و حتی اندام های کامل تبدیل شده است: حیات نسخه دوم؛ و نیاز به حیات نسخه دوم زمانی از همه مبرم تر است که حیات نسخه نخست از کار افتاده باشد؛ نوعی زندگی پس از زندگی.

جمعیت جهان در دهه های آینده پیرتر خواهد شد و برآورد می شود که تعداد افراد بالای 65 سال تا 2050 دو برابر شود و یک ششم از کل جمعیت جهان را تشکیل دهد. شیوه های کنونی درمان، ازجمله مفصل مصنوعی و پیوند عضو، با مسائل بسیاری همچون عفونت، تومور های بدخیم، ضرورت سرکوب دستگاه ایمنی و کمبود اندام برای پیوند روبه رو هستند. سازه های سه بُعدی و سایر درمان های بازساختی یا ترمیمی گزینه مطمئنی برای مقابله با فرسودگی طبیعی اندام های این جمعیت پیر از طریق جراحی های کم تهاجمی فراهم می کنند.

سرمنشا این چاپ زیستی چیست؟

اصل پایه چاپ زیستی ساخت افزایشی یا معجونی از سلول ها، الیاف و ژل است که لایه به لایه روی هم چاپ می شود. به این ترتیب فناوری چاپ سه بعدی به عنوان ابزاری نیرومند برای قرار دادن دقیق سلول ها در یک ماتریس نقشی محوری در زیست سازی دارد.

بسیاری از بافت ها از چندین نوع سلول تشکیل می شوند؛ بنابراین بهترین حالت این است که به جای استفاده از سلول های بنیادی و ماندن در انتظار تمایزیابی آن ها انواع این سلول ها با هم چاپ شوند. پژوهشگران امیدوارند که این بافت های چاپ شده در ادامه خود را از نو سازمان دهی کنند و شکل ساختاری کاملا بالغ و به هم پیوسته را به خود بگیرند.

کدام بافت های حیاتی بدن را می توان با این جوهر زیستی چاپ کرد؟

در حال حاضر فهرست سازه ها، یا چیز هایی که می توان با این جوهر زیستی چاپ کرد، طولانی است و طیفی از بافت ها نظیر پوست، زردپی، غضروف، استخوان، رگ خونی، عصب، سلول های جزیره ای لوزالمعده، نای، و همچنین اندام های کاملی مانند کلیه، مثانه، کبد، ریه، قلب و ... را در بر می گیرد.

این بافت ها و اندام ها را می توان هم در درمان و هم در پژوهش به کار برد و از آن ها می توان به عنوان جانشینی در افراد نیازمند پیوند به کار گرفت و با بافت یا اندام آسیب دیده تعویض کرد؛ و از سوی دیگر می توان از آن ها به عنوان مدلی واقع گرا برای آزمودن دارو های جدید و کشف سازوکار های زیست شناسی سلول استفاده کرد و کاربرد جانوران در پژوهش را کاهش داد.

کمی از استخوان های بحث انگیز برای ما بگویید

جوهر زیستی مورد استفاده در چاپ سه بعدی در واقع یک زیست ماده آکنده از سلول است که به خورد دستگاه چاپگر داده می شود. برای مثال، جوهری که برای چاپ زیستی استخوان به کار می رود آبژل حاوی سلول، سرامیک های زیست فعال و عوامل رشد است که باید در دمای عادی بدن پایدار باشند. آبژل ها در واقع شبکه هایی از پلیمر های آب دوست مانند کلاژن یا پلی ساکارید ها هستند که وقتی آب دریافت کنند به شکل ژل درمی آیند (بیش از 90 درصدشان آب است). در اصل آبژل مانند یک بافت طبیعی است که از تمام سلول هایش خالی شده باشد. پژوهشگران برای آنکه به آبژل ها شکل سه بعدی استواری بدهند به تقلید از داربست یک بافت طبیعی از نانوالیاف برای پیوند های تقاطعی استفاده می کنند و به عنوان واسطه ای عمل می کنند که می توان با افزودن مولکول های پیام رسان زیستی به آن ها سلول ها را مدیریت کرد.

رایج ترین آبژل در چاپ زیستی آلژینات، یا نمک های اسید آلژینیک است، پلی ساکاریدی که از جلبک قهوه ای به دست می آید. آلژینات در تماس با آب به صمغی چسبناک و پرروزن تبدیل می شود و به دلیل ارزانی و طبیعت زیست سازگارش بیش از همه مواد زیستی به کار می رود. یک ماده زیستی دیگر که درباره کاربردش به عنوان جوهر زیستی دارد تحقیق می شود فیبروین ابریشم است که هم از کرم ابریشم و هم از تار عنکبوت به دست می آید.

مزایای این چاپ با دیگر چاپ های سه بعدی چیست؟ پرتقاضاترین بافت بدن برای بهره گیری از چاپ زیستی کدام است؟

آنچه هم اکنون با تکنولوژی سه بعدی چاپ می شود داربست هایی است که در مرحله بعد می توان آن ها را با سلول های بافت مورد نظر بذرافشانی کرد. اما اکنون پرینت زیستی سه بعدی یک گام دیگر به جلو برداشته و از جوهر زیستی حاوی سلول ها و مواد زیست فعال استفاده می کند و مزیت های بسیاری نسبت به چاپ دومرحله ای سنتی دارد.

استخوان ها ازجمله پرتقاضاترین بافت ها در جراحی های پیوند هستند. استخوان در نتیجه عوامل بسیاری همچون ناهنجاری های مادرزادی، ضربه، بیماری یا جراحی ممکن است آسیب ببیند. پیوند استخوان برای ترمیم ساختار و کارکرد معمولا از بدن همان شخص تامین می شود یا از سوی شخص دیگری اهدا می شود، و از آنجا که این پیوند حتما باید سالم باشد، باید آن را منبعی محدود به شمار آورد؛ و زیست مواد مصنوعی نیز این خلاء را به درستی پر نمی کنند. هرچه باشد، استخوان بافت زنده پیچیده ای با رگ های خونی است و استفاده از این فناوری در درمان می تواند با مسائلی همچون واکنش ایمنی یا نداشتن ویژگی های مکانیکی مناسب یا توان جوش خوردن با محل پیوند در بدن گیرنده همراه شود.

چشم انداز شما از این حوزه در آینده نسبتا نزدیک چیست؟

با در نظر دریافت تمام این چالش های هولناک، تعجبی ندارد که چاپ سه بعدی به یکی از مرز های حوزه پژوهشی پزشکی بازساختی تبدیل شد که با سرعت رو به پیشرفت است. ساخت سازه های سفارشی پیچیده برای درمان بازساختی شخصی در این اواخر توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است.

در حال حاضر هدف اصلی چاپ زیستی کاربرد آزمایشگاهی آن برای کاهش تعداد دارو های بی اثر است. به این روش آزمودن دارو های مختلف روی بافت بی همتای هر بیمار به لحاظ ژنتیکی در خارج از بدنش پیش از تجویز آن دارو برای او امکان پذیر می شود.

البته بیشتر آنچه در رویاپردازی های رشته چاپ زیستی دیده می شود، به ویژه به شکل پیوند از طریق قرار دادن سلول ها در سازه ای چاپ شده و تبدیل آن به یک بافت زنده کارکردی، هنوز متعلق به آینده نسبتا دور است. در آینده، حتما می توانیم با استفاده از داده های ژنومی هر شخص برای او بافت ها و اندام های سفارشی بسازیم.

این نوع آزمایش ها هم اکنون در جریان است و نتایج آن ها برای بهبود قابلیت پیش بینی وارد الگوریتم های یادگیری ماشینی می شود. اگرچه چالش ها بی کران و بی شمارند، اما مطمئنم که با گذشت زمان خواهیم توانست همه آن ها را حل کنیم. هم اکنون انبوهی از پژوهشگران خاورمیانه ای در معتبرترین دانشگاه های جهان، ازجمله دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس و دانشکده پزشکی هاروارد، روی موضوعات مشابه کار می کنند.

bestcanadatours.com: مجری سفرهای کانادا و آمریکا | مجری مستقیم کانادا و آمریکا، کارگزار سفر به کانادا و آمریکا