بازسازی بیماریهای التهابی روده روی یک تراشه؛ دانشمندان بالاخره میتوانند علت اصلی آن را کشف کنند
کلیک کن!
شاید تا حالا تصور میکردید که با پیشرفتهای بزرگ پزشکی، شناخت ما از بیماریهای شایعی مثل التهاب روده یا همان IBD کامل شده باشد. اما واقعیت این است که دانشمندان هنوز هم در مورد علت دقیق این التهابات مزمن که زندگی میلیونها نفر را تحت تأثیر قرار داده، تا حد زیادی در تاریکی هستند. پیش از این هم در «یک پزشک» برایتان از بیماریهای التهابی روده و فرضیههای ایجاد آن نوشته بودم، اما امروز خبر هیجانانگیزی داریم؛ محققان موفق شدهاند یک «کولون روی تراشه» (Colon Chip) بسازند که تمام پیچیدگیهای روده انسان را در ابعادی مینیاتوری بازسازی میکند. در این پست با هم میبینیم که چطور این فناوری جدید میتواند مسیر درمان بیماریهایی مثل کرون و کولیت اولسراتیو را برای همیشه تغییر دهد.
تراشهای که جای خالی مدلهای حیوانی را پر میکند
یکی از بزرگترین موانع در درک بیماریهای التهابی روده (Inflammatory Bowel Disease)، ناتوانی در بازسازی دقیق شرایط بدن انسان در محیط آزمایشگاه بوده است. کشتهای سلولی معمولی فقط تکههای ایزولهای از بیماری را نشان میدهند و مدلهای حیوانی هم اغلب نمیتوانند تصویر درستی از آنچه در روده انسان رخ میدهد ارائه کنند. همین مسئله باعث شده بود محققان در تحلیل نحوه تعامل سلولهای مختلف و چگونگی پیشرفت التهاب یا تبدیل آن به سرطان روده بزرگ (Colorectal Cancer) با مشکل مواجه شوند.
پژوهشی که به تازگی در ژورنال Nature Biomedical Engineering منتشر شده، این شکاف بزرگ را پر کرده است. محققان دانشگاه هاروارد مدلی ساختهاند که کاملترین نمونه انسانی IBD روی یک تراشه محسوب میشود. آنها برای این کار از سلولهای اهدایی بیماران مبتلا به بیماری کرون (Crohn’s disease) و کولیت اولسراتیو (Ulcerative colitis) استفاده کردند. این دستگاه کوچک نه تنها ساختار روده، بلکه نیروهای مکانیکی ناشی از حرکات دودی روده را هم شبیهسازی میکند تا همهچیز تا حد ممکن به واقعیت نزدیک باشد.
نقش غیرمنتظره فیبروبلاستها در ایجاد التهاب
یکی از بزرگترین غافلگیریهای این تحقیق، کشف نقش کلیدی فیبروبلاستها (Fibroblasts) بود. تا پیش از این، تصور میشد این سلولهای بافت همبند صرفاً نقش پشتیبان ساختاری را دارند و در زمان آسیب، به ترمیم بافت کمک میکنند. اما آزمایشها روی این تراشه نشان داد که آنها اصلاً تماشاگران منفعلی نیستند. در واقع، فیبروبلاستهای بیماران مبتلا به IBD به جای کمک به ترمیم، خودشان محرک التهاب هستند و باعث تضعیف سد محافظتی روده میشوند.
محققان برای اطمینان از این موضوع، فیبروبلاستهای بیماران را در کنار سلولهای روده سالم همان افراد روی تراشه قرار دادند. نتیجه خیرهکننده بود؛ فقط قرار گرفتن در کنار این فیبروبلاستها کافی بود تا سلولهای سالم شروع به رفتاری مشابه بافت بیمار کنند. این یعنی روده نفوذپذیرتر شده و پاسخهای التهابی شدیدی از خود نشان داد. این یافته ثابت میکند که فیبروبلاستها ممکن است نقشی بسیار بزرگتر از آنچه قبلاً تصور میشد در شروع و تداوم بیماریهای التهابی روده ایفا کنند.
تأثیر هورمونهای بارداری و نیروهای مکانیکی بر تشدید بیماری
این مدل جدید به دانشمندان اجازه داد تا فاکتورهایی را بررسی کنند که مطالعه آنها در محیطهای آزمایشگاهی قدیمی غیرممکن بود. یکی از این موارد، تأثیر هورمونهای دوران بارداری است. بسیاری از زنان مبتلا به IBD در دوران بارداری با تشدید علائم مواجه میشوند. محققان با قرار دادن تراشههای ساخته شده از سلولهای زنان در معرض هورمونهای بارداری، مشاهده کردند که پاسخهای التهابی به شدت تقویت شده و رسوب کلاژن (نشانهای از زخم شدن بافت یا فیبروز) افزایش مییابد.
علاوه بر این، شبیهسازی کششهای مکانیکی مداوم که ناشی از حرکات طبیعی روده است، نشان داد که این نیروها پاسخهای التهابی و فیبروتیک را در بافتهای بیمار قویتر میکنند. این دقت در بازسازی جزئیات باعث شده تا «کولون روی تراشه» به ابزاری بینظیر برای درک مکانیسمهای دقیق بیماری در یک سیستم کاملاً انسانی تبدیل شود که در آن میتوان هر جزء را به صورت جداگانه یا در ترکیب با دیگران مطالعه کرد.
رابطه پنهان التهاب مزمن و شروع سرطان روده بزرگ
یکی از نگرانکنندهترین عوارض طولانیمدت التهاب روده، افزایش خطر ابتلا به سرطان روده بزرگ است. تیم تحقیقاتی از این تراشه برای مطالعه اولین مراحل شکلگیری سرطان استفاده کردند. آنها تراشههای ساخته شده از بافت سالم و بیمار را در معرض یک ماده سرطانزا قرار دادند. نتیجه نشان داد که بافتهای بیمار تغییرات مولکولی بسیار شدیدتر و سریعتری را نسبت به بافتهای سالم تجربه میکنند.
جالب اینجاست که باز هم فیبروبلاستها در مرکز ماجرا بودند. بافتهای روده سالم تنها زمانی شروع به بیان نشانگرهای مولکولی اولیه سرطان کردند که در کنار فیبروبلاستهای گرفته شده از بیماران مبتلا به IBD رشد کرده بودند. این یعنی محیطی که این سلولها ایجاد میکنند، عملاً مسیر را برای سرطانی شدن بافت هموار میکند. این بینش مکانیکی میتواند در آینده به پزشکان کمک کند تا افرادی را که در معرض خطر بالاتر سرطان هستند، زودتر شناسایی کنند.
چرا این دستاورد یک نقطه عطف در تاریخ پزشکی است؟
اهمیت این پلتفرم در این است که از بازتولید صرفِ علائم بیماری فراتر رفته و به لایههای پنهانی نفوذ کرده که باعث پیشرفت بیماری میشوند. استفاده از سلولهای اختصاصی هر بیمار روی تراشه، گامی بلند به سوی «پزشکی شخصیسازی شده» است. ما در این مدل شاهد تعامل همزمان سلولهای پوششی، فیبروبلاستها، سلولهای ایمنی در گردش و حتی نیروهای فیزیکی هستیم که در مجموع، اکوسیستم پیچیده روده را میسازند.
در گذشته، بسیاری از داروها در مرحله آزمایش روی حیوانات موفق بودند اما در کارآزماییهای انسانی شکست میخوردند، چون مدلهای حیوانی نمیتوانستند پیچیدگیهای ژنتیکی و زیستی روده انسان را نشان دهند. حالا با این «آزمایشگاه کوچک روی تراشه»، محققان میتوانند پیش از رسیدن به مرحله تست انسانی، اثربخشی داروها را روی بافت واقعی خود بیمار بسنجند و بفهمند چرا یک درمان روی یک نفر جواب میدهد و روی دیگری خیر.
منبع: Nature Biomedical Engineering
بیش از دو دهه در زمینه سلامت، پزشکی، روانشناسی و جنبههای فرهنگی و اجتماعی آنها مینویسد و تلاش میکند دانش را ساده اما دقیق منتقل کند.
پزشکی دانشی پویا و همواره در حال تغییر است؛ بنابراین، محتوای این نوشته جایگزین ویزیت یا تشخیص پزشک نیست.
مطالب مرتبط
