پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

قلب روی یک تراشه. ریه روی یک تراشه. مغز روی یک تراشه. شما اندام را نام ببرید، دانشمندان احتمالا راهی برای بازسازی بافت‌های آن در داخل یک مستطیل پلیمری کوچک، به لطف سلول‌های بنیادی و مهندسی دقیق، پیدا می‌کنند.

در سال 2020، محققان اصطلاح "ارگان روی تراشه" را در "بیمار روی یک تراشه" ادغام کردند تا بدن انسان را به صورت مینیاتوری شبیه سازی کنند. این فناوری دری را برای آزمایش داروها بر روی بافت‌های به هم پیوسته و زنده انسانی باز کرده است که به گفته محققان می‌تواند به ساده‌سازی فرآیند پرهزینه و ناکارآمد تولید دارو کمک کند.

تراشه‌های اندام چیزی بیش از نگهداری بافت‌های انسانی رشد یافته از سلول‌های بنیادی انجام می‌دهند. دکتر دونالد اینگبر، مدیر مؤسس مهندسی زیست الهام موسسه Wyss دانشگاه هاروارد، توضیح می‌دهد که آن‌ها به طور فعال محیط بدن انسان را با هوا و خونی که از طریق کانال‌های ریز و لایه‌ای جریان می‌یابد، تقلید می‌کنند. اینگبر می‌گوید بافت‌های خاصی را می‌توان با مکانیسم‌هایی در داخل تراشه منبسط و منقبض کرد تا حرکت ریه‌ها یا روده‌ها را شبیه‌سازی کند. برخی می‌توانند سلول‌های ایمنی را در خود جای دهند و حتی می‌توانند یک میکروبیوم زنده - اکوسیستم باکتریایی که به هضم غذا کمک می‌کند و از شما در برابر بیماری‌ها محافظت می‌کند - در خود جای دهند.

این تراشه‌ها اندام‌های مختلف را به هم متصل می‌کند و اجازه می‌دهد مایع بین آن‌ها منتقل شود و شما یک بیمار روی تراشه خواهید داشت که به آن سیستم میکروفیزیولوژیک نیز می‌گویند.

اینگبر از هاروارد می‌گوید: «سطح تقلید بالینی که امروزه می‌توانیم به دست آوریم واقعاً شگفت انگیز است. در سال 2010، آزمایشگاه او پیشگام ساخت ریه روی یک تراشه بود و در سال 2020، محققان این موسسه چندین سیستم اندام را ترکیب کردند تا یک "بدن" یا "بیمار" کامل را روی یک تراشه تشکیل دهند. اینگبر می‌گوید از آنجایی که تراشه‌ها حاوی بافت‌های زنده انسانی هستند، آزمایش روی آن‌ها می‌تواند یافته‌هایی را ایجاد کند که بیشتر از تحقیقات روی حیوانات به انسان مرتبط است.

پیشرفت‌های اخیر برخی از چالش‌هایی را که قبلاً مانع پذیرش گسترده این فناوری بود، کاهش داده است. ویراستاران یک شماره ویژه از «گزارش سلول‌های بنیادی» در ماه سپتامبر نوشتند که یکی از این چالش‌ها دستیابی به سلول‌های زنده انسانی است که درون تراشه‌ها قرار می‌گیرند. Quris' Bentwich می‌گوید: با در دسترس‌تر شدن و مقرون به صرفه‌تر شدن سلول‌های بنیادی، این امر آسان‌تر شده است و به دانشمندان اجازه می‌دهد سلول‌های عمومی و غیر اختصاصی یک فرد را به یک سلول ریه یا مغز خاص در آزمایشگاه تبدیل کنند.

همچنین اینگبر می‌گوید چه این سیستم‌های میکروسکوپی به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گیرند یا نه، پنجره‌ای واقعی به عملکرد درونی سلول‌ها و بافت‌های انسان ارائه می‌کنند. او می‌گوید که از آنجایی که آن‌ها داده‌های بیشتری را در مورد تأثیر مولکولی داروها بر بدن ما تولید می‌کنند، هوش مصنوعی نقش مهمی در تبدیل این داده‌ها به بینش‌های معنادار ایفا خواهد کرد.

https://scienceline.org/2022/02/ai-powered-patients-on-a-chip/