ساخت اولین کبد مصنوعی جهان با استفاده از چاپگر سه بعدی

محققان برزیلی با استفاده از چاپگرهای سه بعدی در محیط آزمایشگاهی موفق به تولید بافت کبدی در ۹۰ روز شده ‌اند که اکثر عملکردهای معمول کبد مانند ذخیره ویتامین ‌ها، تولید پروتئین ‌های حیاتی و ترشح صفرا را شبیه...
يکشنبه، 1 دی 1398
تخمین زمان مطالعه:
موارد بیشتر برای شما
ساخت اولین کبد مصنوعی جهان با استفاده از چاپگر سه بعدی
پژوهشگران برزیلی با استفاده از سلول‌های خونی انسان ارگانوئیدهای کبدی (مینی‌کبد) ایجاد کردند که تمام عملکردهای معمول کبد مانند تولید پروتئین‌های حیاتی و ذخیره‌ی ویتامین‌ها و ترشح صفرا را دارد. نوآوری پژوهشگران این امکان را فراهم می‌کند که بافت کبدی در ۹۰ روز در آزمایشگاه تولید و شاید در آینده جایگزین پیوند عضو شود.

مطالعه‌ی جدید فناوری‌های مختلف مهندسی زیستی نظیر برنامه‌ریزی مجدد سلول و کشت سلول‌های بنیادی پرتوان و چاپ زیستی سه‌بعدی را باهم ترکیب می‌کند. به‌‌دلیل این استراتژی، بافت تولیدشده به‌وسیله‌ی چاپگر زیستی عملکردهای کبد را به‌مدت طولانی‌تری درمقایسه‌با آنچه در مطالعات دیگر گزارش شده، حفظ می‌کند. نتایج این پژوهش به‌تازگی در مجله‌ی Biofabrication منتشر شده است. مایانا زاتز، یکی از نویسندگان مقاله‌ی مذکور می‌گوید:

هنوز مراحل زیادی تا رسیدن به ارگان کامل مانده است؛ ولی در مسیر بسیار امیدبخشی قرار داریم. در آینده‌ی بسیار نزدیک، به‌جای انتظارکشیدن برای دریافت عضو پیوندی، شاید بتوان سلول‌های بیمار را گرفت و آن‌ها در آزمایشگاه برای ایجاد کبد جدید مجددا برنامه‌ریزی کرد. مزیت مهم دیگر آن است با‌توجه‌به اینکه سلول‌ها از فرد بیمار می‌آیند، امکان رد پیوند صفر است.

بخش ابتکاری این مطالعه، نحوه‌ی گنجاندن سلول‌ها در جوهر زیستی استفاده‌شده برای تولید بافت در چاپگر سه‌بعدی بود که به‌جای چاپ‌کردن سلول‌ها به‌صورت انفرادی، از روشی استفاده شد که سلول‌ها قبل از چاپ به‌شکل گروهی درکنار هم قرار گیرند. ارنستو گولارت، نویسنده‌ی نخست مقاله می‌گوید:

این توده‌های سلولی یا اسفروئیدها همان چیزی هستند که بافت را تشکیل می‌دهند و عملکرد آن را به‌مدت طولانی‌تری حفظ می‌کنند.

پژوهشگران مطالعه‌ی جدید از این طریق از مشکلی اجتناب کردند که پژوهشگران دیگر در اکثر فناوری‌های چاپ زیستی با آن مواجه می‌شدند؛ یعنی از‌دست‌دادن تدریجی تماس میان سلول‌ها و درنتیجه از‌دست‌رفتن عملکرد بافت. تشکیل اسفروئید در این مطالعه در فرایند تمایز رخ داد؛ یعنی زمانی‌که سلول‌های پرتوان به سلول‌های بافت کبدی تبدیل می‌شدند (هپاتوسیت‌ها و سلول‌های عروقی و سلول‌های مزانشیمی). گولارت می‌گوید:

ما فرایند تمایز را با سلول‌هایی آغاز کردیم که قبلا درکنار هم به‌شکل گروهی قرار گرفته بودند. آن‌ها همراه‌با هم‌زدن در محیط کشت قرار داده و گروه‌ها به‌طور خود‌به‌خود تشکیل شدند.


یک کبد در ۹۰ روز

به‌گفته‌ی پژوهشگران، کل این فرایند، یعنی از جمع‌آوری خون بیمار تا تولید بافت عملکردی، حدود ۹۰ روز طول می‌کشد که می‌تواند به سه مرحله تقسیم شود:
تمایز و چاپ و بلوغ. در ابتدا، سلول‌های خونی برای بازگشت به مرحله‌ی پرتوانی سلول‌های بنیادی مجددا برنامه‌ریزی می‌شوند و به سلول‌های بنیادی پرتوان القاشده (iPSCs) تبدیل می‌شوند. شینیا یاماناکا، دانشمند چینی، به‌خاطر توسعه‌ی این تکنیک جایزه‌ی نوبل پزشکی سال ۲۰۱۲ را دریافت کرد. مرحله‌ی بعدی القای تمایز در سلول‌های کبدی است. سپس اسفروئیدها با جوهر زیستی ترکیب و چاپ می‌شوند که مایع هیدروژل‌مانندی است. ساختارهای حاصل ۱۸ روز در محیط کشت می‌مانند و بالغ می‌شوند. گولارت می‌گوید:

فرایند چاپ مستلزم رسوب اسفروئیدها در امتداد سه محور است که برای حجم‌گرفتن مواد و حمایت مناسب از بافت ضروری است. جوهر زیستیِ ژل‌مانند اتصالات عرضی را ایجاد می‌کند تا ساختار محکم‌تر شود و آن‌ را بتوان حتی دست‌کاری و بخیه کرد.

در بیشتر روش‌های فعلی چاپ بافت‌های سه‌بعدی، از غوطه‌وری و پراکنش سلول‌ها در هیدروژل استفاده می‌شود؛ اگرچه آزمایش‌ها نشان داده‌اند که در این روش به‌تدریج تماس بین سلول‌ها و نیز عملکرد بافت از دست می‌رود. گولارت می‌گوید:

این فرایند نسبتا آسیب‌پذیری برای سلول‌ها است که برای عادت‌کردن به محیط و کسب عملکرد نیاز به زمان دارند. در این مرحله، آن‌ها هنوز بافت نیستند و به‌شکل پراکنده وجود دارند؛ اما همان‌طورکه در مطالعه‌ی ما نشان داده شده است، در‌حال‌حاضر از قدرت پاک‌کردن سموم از خون و تولید و ترشح آلبومین، پروتئین تولید‌شده به‌وسیله‌ی کبد برخوردارند.

در این مطالعه، پژوهشگران با استفاده از سلول‌های خونی سه داوطلب، مینی‌کبدهایی توسعه دادند و نشانگرهای مرتبط با کارایی مانند حفظ تماس سلولی و تولید و آزادکردن پروتئین را مقایسه کردند. گولارت می‌گوید:

اسفروئیدهای ما بسیار بهتر از ساختارهایی کار می‌کردند که از انتشار انفرادی سلول‌ها حاصل می‌شود. همان‌طورکه انتظار می‌رفت، در جریان بلوغ، نشانگرهای عملکرد کبدی کاهش پیدا نکرد.

اگرچه مطالعه‌ی جدید به تولید کبدهای مینیاتوری محدود بود، به‌گفته‌ی گولارت، این فناوری می‌تواند در آینده برای تولید ارگان‌های کامل‌تر و مناسب برای پیوند به‌کار برده شود. او می‌گوید:

ما این کار را در مقیاس کوچکی انجام دادیم؛ ولی درصورت وجود سرمایه و علاقه افزایش مقیاس آن کار ساده‌ای است.


منبع: سایت زومیت


ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
مقالات مرتبط
موارد بیشتر برای شما
حکمت | فاطمه، افتخار ماست! / استاد رفیعی
music_note
حکمت | فاطمه، افتخار ماست! / استاد رفیعی
حکمت | رمز موفقیت خانواده! / استاد رفیعی
music_note
حکمت | رمز موفقیت خانواده! / استاد رفیعی
چرا پیروزی قطعی با جبهۀ مقاومت است؟
play_arrow
چرا پیروزی قطعی با جبهۀ مقاومت است؟
عملیات زیرگیری در رام الله و زخمی شدن دو نظامی صهیونیست
play_arrow
عملیات زیرگیری در رام الله و زخمی شدن دو نظامی صهیونیست
امدادرسانی خادمان رضوی به مناطق جنگ‌زده لبنان و سوریه
play_arrow
امدادرسانی خادمان رضوی به مناطق جنگ‌زده لبنان و سوریه
ورود مدیرکل آژانس بین المللی انرژی اتمی به ایران
play_arrow
ورود مدیرکل آژانس بین المللی انرژی اتمی به ایران
نبرد تن به تن رزمندگان فلسطینی و صهیونیست‌ها در جبالیا
play_arrow
نبرد تن به تن رزمندگان فلسطینی و صهیونیست‌ها در جبالیا
واکنش سخنگوی دولت به مافیای فروش فیلترشکن
play_arrow
واکنش سخنگوی دولت به مافیای فروش فیلترشکن
عراقچی: باید مدیریت کنیم تا هزینه‌های اختلافات ایران و آمریکا کاهش یابد
play_arrow
عراقچی: باید مدیریت کنیم تا هزینه‌های اختلافات ایران و آمریکا کاهش یابد
جزئیات سفر گروسی به ایران از زبان وزیر امور خارجه
play_arrow
جزئیات سفر گروسی به ایران از زبان وزیر امور خارجه
۳/۵ سال زندان به خاطر کتک زدن داور
play_arrow
۳/۵ سال زندان به خاطر کتک زدن داور
حرکات عجیب خلبان سوخو ۵۷ روسیه در نمایشگاه هوایی چین
play_arrow
حرکات عجیب خلبان سوخو ۵۷ روسیه در نمایشگاه هوایی چین
ویدیوی باشگاه دینامو ماخاچ‌قلعه از حرکات دیدنی محمدجواد حسین‌نژاد
play_arrow
ویدیوی باشگاه دینامو ماخاچ‌قلعه از حرکات دیدنی محمدجواد حسین‌نژاد
فیلمی جذاب از مراحل بازسازی ویولون ۷۰ ساله ساخت چکسلواکی توسط هنرمند ایرانی
play_arrow
فیلمی جذاب از مراحل بازسازی ویولون ۷۰ ساله ساخت چکسلواکی توسط هنرمند ایرانی
کالری یک لیوان شیر پرچرب چقدر است؟
کالری یک لیوان شیر پرچرب چقدر است؟