در مهندسی بافت، اندام نوساخته به ساختار نهایی گفته میشود که در یک فرایند پیوندی ساخته میشود. در این روش، سلولهای بنیادی یا پیشساز خود بیمار در محیط آزمایشگاهی و خارج از بدن رشد داده میشوند و درون داربستهای ماتریسی از پیش طراحیشده قرار میگیرند.
نظام فعلی پیوند اندام با دو مشکل اساسی روبهروست: انتظار طولانی برای یافتن اندام سازگار و احتمال رد پیوند توسط بدن بیمار. به همین دلیل، اندامهای نوساخته بهعنوان راهکاری برای کاهش وابستگی به اهداکنندگان و پایین آوردن خطر رد پیوند مورد پژوهش قرار گرفتهاند.
هدف اصلی اندام نوساخته، ساخت اندامی سازگار با بدن بیمار و کاهش نیاز به انتظار برای اندام اهدایی است.
با این حال، روشهای مناسب برای ساخت اندامهای نوساخته هنوز در حال توسعهاند. یکی از روشهای آزمایشی، استفاده از سلولهای بنیادی بالغ است؛ در این رویکرد، از سلولهای خود بیمار برای ساخت اندام استفاده میشود. امروزه این روش را میتوان با سلولزدایی ترکیب کرد؛ یعنی از یک اندام اهدایی بهعنوان پشتیبان ساختاری استفاده شود، اما سلولهای اهداکننده از آن حذف شوند.
به همین ترتیب، زیستچاپ سهبعدی اندامها در آزمایشها توانسته لایههایی از زیستجوهر چاپ کند که بافتهای اندام را تقلید میکنند. با این حال، این زیستجوهرها هنوز پشتیبانی ساختاری یک اندام اهدایی را فراهم نمیکنند. در عمل، روشهایی که تاکنون نتایج بالینی موفقتری داشتهاند، از ترکیب اندامهای سلولزداییشده و سلولهای بنیادی بالغ خود گیرنده استفاده میکنند تا هم ساختار مناسب حفظ شود و هم خطر رد پیوند کاهش یابد.
پیشینه
واژه neo-organ از واژه یونانی «neos» گرفته شده است که به معنی تازه یا جدید است. پیوند اندام از سال ۱۹۵۴ بهصورت موفق در پزشکی به کار رفته، اما روش سنتی آن همچنان چالشهای جدی دارد.
در پیوند سنتی، بیمار باید برای یافتن اهداکننده مناسب صبر کند. پس از آن، باید سازگاری اندام با بدن بیمار بررسی شود تا احتمال رد پیوند کاهش یابد. دو چالش اصلی در این مسیر وجود دارد: یافتن اهداکننده و اندام سازگار، و جلوگیری از رد پیوند حتی وقتی سازگاری اولیه تأیید شده است.
اندامهای نوساخته میتوانند بخشی از این فرایند را تغییر دهند؛ زیرا با استفاده از سلولهای خود بیمار ساخته میشوند و بنابراین میتوانند نیاز به سازگارسنجی پیچیده و انتظار برای اهداکننده را کاهش دهند.
روشهای ساخت اندام نوساخته
پژوهشها برای ساخت اندامهای نوساخته بر چند روش اصلی متمرکز است:
- استفاده از سلولهای بنیادی بالغ
- سلولزدایی اندام اهدایی
- زیستچاپ سهبعدی
سلولهای بنیادی بالغ
یکی از پربحثترین روشها، استفاده از سلولهای خود بیمار برای ساخت اندام جدید در محیط آزمایشگاهی و خارج از بدن است. پژوهشگران در این زمینه بهطور ویژه روی سلولهای بنیادی بالغ، یا سلولهای بنیادی پیکری، تمرکز کردهاند تا از آنها برای تولید سلولهای اندامی جدید استفاده کنند.
در تولید و بهکارگیری برخی ساختارها و اندامها موفقیتهایی گزارش شده است. نخستین پیوند موفق مبتنی بر سلول بنیادی در سال ۲۰۰۸ انجام شد و یک پیوند نای بود. در این روش، ابتدا یک اندام اهدایی تهیه میشود، سپس سلولها و آنتیژنهای MHC آن حذف میشوند و سلولهای بنیادی بیمار روی داربست باقیمانده نشانده میشوند.
این روش هنوز اندام کامل را از صفر با سلول بنیادی نمیسازد و همچنان به اهداکنندهای نیاز دارد تا داربست سلولزداییشده را فراهم کند. با این حال، نخستین جراحی انجامشده با این روش موفق بود و بیمار پس از آن نشانهای از رد پیوند نشان نداد.
بحث کنونی درباره این روش آن است که آیا داربست سلولزداییشده فقط نقش قالب و شکلدهنده داشته یا خود منشأ اهدایی آن مزیت زیستی خاصی ایجاد کرده است. پژوهشهای جدید در پی یافتن راهی هستند که با استفاده از سلولهای بنیادی بالغ، اندامهای نوساخته بدون وابستگی به اندامهای سلولزداییشده اهدایی ساخته شوند.
سلولزدایی
سلولزدایی به فرایندی گفته میشود که در آن سلولهای اندام اهدایی حذف میشوند، اما ساختار سهبعدی و پشتیبان آن حفظ میشود. پژوهشگران به دلیل کاهش چشمگیر خطر رد پیوند، توجه بیشتری به این روش نشان دادهاند.
همین فرایند در نخستین پیوند موفق مبتنی بر سلول بنیادی نیز به کار رفت؛ زیرا سلولها و آنتیژنهای MHC از اندام اهدایی حذف شدند. برای حذف سلولها از روشهای مختلفی استفاده میشود، از جمله روشهای فیزیکی، شیمیایی و آنزیمی.
این روش بهویژه برای ساخت قلب نوساخته اهمیت دارد، زیرا قلب باید ساختار دقیق و سهبعدی خود را حفظ کند. از آنجا که سلولهای بنیادی بهتنهایی هنوز توانایی حفظ شکل و استحکام لازم را ندارند، پژوهشگران بیشتر به سلولزدایی اندامهای موجود روی آوردهاند تا بتوانند فرایند پیوند را بدون مشکل جدی رد پیوند انجام دهند.
با وجود مزیت مهم سلولزدایی در کاهش رد پیوند، این روش همچنان به اهداکننده نیاز دارد؛ زیرا ساختار اولیه اندام باید از یک اندام اهدایی تأمین شود.
زیستچاپ سهبعدی
ساخت اندام سهبعدی با سلولهای بنیادی، بدون پشتیبانی ساختاری یک اندام اهدایی، تاکنون بسیار دشوار و تا حد زیادی ناممکن تلقی میشود. با این حال، پژوهشهای جدید درباره زیستچاپ سهبعدی اندامها در حال گسترش است.
در زیستچاپ سهبعدی، سلولها و فاکتورهای رشد با هم ترکیب میشوند تا زیستجوهر ساخته شود. سپس این زیستجوهر برای چاپ لایهبهلایه بافتها به کار میرود. هدف پژوهشها آن است که زیستجوهری فرموله شود که بتواند اندامهایی با پشتیبانی ساختاری مشابه اندام اهدایی چاپ کند، بدون آنکه نیازی به اهداکننده باشد.
هنوز موفقیت آزمایشگاهی قطعی در چاپ اندامهای دارای ساختار کامل گزارش نشده است، اما در چاپ لایههای بافتی با استفاده از زیستجوهر پیشرفتهایی به دست آمده است. برای مثال، یک روش برای ساخت معادلهای استخوانی عروقدار بر پایه ژلاتین در آزمایشی کوچک موفق بوده، اما هنوز وارد کاربرد بالینی نشده است.
منابع و مطالعه بیشتر
برای ورود به این حوزه، مهندسی بافت مهمترین زمینه مطالعاتی مرتبط با اندامهای نوساخته است.