ساخت بطن چپ قلب با استفاده از مهندسی معکوس

به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از پایگاه خبری مِدیکال اِکسپرس (Medical Xpress)، پژوهشگران دانشکده علوم کاربردی و مهندسی دانشگاه تورنتو کانادا موفق شده‌اند مدلی از بطن چپ انسان را در مقیاس کوچک در آزمایشگاه رشد دهند. بافت مصنوعی از سلول‌های زنده قلب ساخته شده و ضربان آن به اندازه‌ای قوی است که بتواند مایعات را به داخل بیوراکتور (راکتور زیستی) پمپ کند.

 بطن چپ قلب انسان، خون تازه پراکسیژن را به آئورت و از آنجا به بقیه بدن پمپ می‌کند. این مدل جدید که در آزمایشگاه رشد یافته است، احتمالاً راهی جدید برای مطالعه درباره بسیاری از بیماری‌های قلبی و همچنین آزمایش درمان‌های بالقوه به پژوهشگران ارائه می‌کند.

بنا به اظهار پژوهشگران، با این مدل می‌توان اندازه‌گیری کرد که هربار که بطن منقبض می‌شود، چه میزان مایع به بیرون رانده می‌شود؛ همچنین می‌توان فشار مایع را اندازه‌گیری کرد که در مدل‌های قبلی این موارد تقریباً غیرممکن بود.

با این مدل‌ها غیر از کارکردهای سلولی، می‌توان کارکرد بافت و عضو را نیز مطالعه کرد، بدون اینکه به جراحی تهاجمی یا آزمایش روی حیوانات نیاز باشد.

بسیاری از مشکلات پیش روی مهندسی بافت به هندسه مربوط است: رشد سلول‌های انسانی در دو بعد آسان است؛ مثلاً در یک ظرف کشت میکروب؛ اما نتایج، چندان به بافت یا عضو واقعی بدن انسان شباهت ندارد.

پژوهشگران برای ساخت اعضای سه‌بعدی از داربست‌های کوچکی از جنس پلیمر زیست‌سازگار استفاده کردند. داربست‌ها که اغلب با شیارها یا ساختارهای مشبک طراحی شده‌اند، با سلول‌های ماهیچه قلب کاشته می‌شوند و در یک محیط مایع رشد می‌کنند.

به مرور زمان، سلول‌های زنده با هم رشد می‌کنند و یک بافت را تشکیل می‌دهند. شکل یا الگوی زیرین داربست، باعث می‌شود سلول‌های در حال رشد در یک جهت خاص قرار گیرند. می‌توان از پالس‌های الکتریکی برای کنترل سرعت ضربان آن‌ها استفاده کرد.

قلب واقعی لایه‌های زیادی دارد و سلول‌ها در هر لایه در زوایای متفاوتی قرار گرفته‌اند. هنگامی که قلب می‌زند، لایه‌ها  نه تنها منقبض می‌شوند بلکه می‌پیچند. پیچیدن آن‌ها به هنگامی که حوله را می‌پیچانیم تا آب از آن خارج شود شباهت دارد. این باعث می‌شود قلب بتواند خون بیشتری پمپاژ کند.

در حال حاضر، این مدل می‌تواند کمتر از پنج درصد از فشار خروجی یک قلب واقعی را ایجاد کند که برای یک مدل، میزان قابل قبولی است. این مدل سه لایه دارد؛ اما قلب واقعی ۱۱ لایه دارد.

برای شباهت بیشتر مدل‌ به قلب واقعی، پژوهشگران باید روی عروق و افزایش تراکم سلول‌ها به منظور افزایش حجم و فشار خروجی کار کنند. همچنین آن‌ها باید راهی بیایند تا بتوانند داربست‌ها را کوچک کنند یا در نهایت آن‌ها را بردارند؛ زیرا قلب واقعی چنین داربست‌هایی ندارد.

آن‌ها می‌دانند که نمی‌توانند ظرف چند سال، با مهندسی معکوس، یک قلب کامل بسازند؛ اما با هر پیشرفت جزیی، مدل‌ها برای استفاده پزشکان و پژوهشگران در سراسر دنیا مفیدتر خواهد شد.