محققان دانشگاه "تورنتو" یک مدل مینیاتوری از بطن چپ قلب انسان را با استفاده از سلول های زنده قلب رشد دادند که میتواند مانند یک قلب معمولی بتپد و حتی در شرایط آزمایشگاهی، مایعات را پمپاژ کند.
به گزارش ایسنا به نقل از آی ای، محققان تصمیم گرفتند بطن چپ قلب را بازسازی کنند، زیرا بطن چپ، قسمت اصلی قلب است و خون اکسیژن دار را به داخل آئورت پمپاژ می کند و سپس آنرا به بقیه بدن می برد.
حال آن که بر اساس گزارش سازمان بهداشت جهانی، بیماری های مرتبط با قلب، علت اصلی مرگ و میر در جهان هستند. محققان در سراسر جهان نیز از طیف گسترده ای از رویکردها، از فناوری چاپ سه بعدی اندام گرفته تا پیوند سلول های عضلانی جدید، برای کمک به بهبود سلامت قلب و همچنین ایجاد مدل های کوچک مبتنی بر آزمایشگاه برای آزمایش داروهای در حال توسعه استفاده می کنند.
اکنون این تیم تحقیقاتی از دانشگاه تورنتو به رهبری "میلیکا رادیسیچ" استاد مؤسسه مهندسی پزشکی در دانشگاه، بافت بطنی قلب را در مقیاس میکرونی ایجاد کرده است.
نحوه ایجاد این قلب مینیاتوری
محققان از داربست های کوچک ساخته شده از پلیمرهای زیست سازگار برای ساختن این بافت به جای کشت های دو بعدی که بطور معمول در آزمایشگاه ها استفاده می شود، بهره گرفتند. این داربست ها دارای شیارها یا ساختارهای مشبک هستند که با سلول های عضله قلب کاشته شده و سپس اجازه داده می شود در یک محیط مایع رشد کنند.
همان طور که سلول ها در طول زمان رشد کردند، یک لایه بافتی تشکیل دادند که توسط داربست زیرین تحریک می شد تا در جهت خاصی رشد کند. محققان این داربست را به صورت یک صفحه مسطح از سه صفحه مشبک طراحی کرده بودند که پس از حدود یک هفته از رشد سلول ها روی داربست، میتوان آنرا به دور یک محور توخالی پلیمری غلتاند.
محققان همچنین از پالس های الکتریکی برای کنترل سرعت ضربان این ماهیچه ها استفاده کردند. نتیجه نهایی، ماهیچه های سه لایه قلب بود که می توانستند بطور هماهنگ ضربان داشته باشند و مایع را از انتهای خود خارج کنند.
برای مقایسه ابعاد این بافت باید گفت که تقریباً به اندازه قلب جنین انسان در حدود هفته ۱۹ بارداری است.
"رادیسیچ" گفت: ما با این مدل ها می توانیم نه تنها عملکرد سلول، بلکه عملکرد بافت و عملکرد اندام ها را بدون نیاز به جراحی تهاجمی یا آزمایش های حیوانی مطالعه کنیم. ما همچنین می توانیم از آن ها برای غربالگری دسته های بزرگ مولکول های کاندید دارو از نظر اثرات مثبت یا منفی استفاده کنیم.
وقتی قلب می تپد، لایه های سلول های ماهیچه ای نه تنها منقبض میشوند، بلکه می پیچند تا خون بیشتری به بیرون پمپاژ شود. با قرار دادن سه لایه سلول در زوایای مختلف نسبت به یکدیگر، محققان میتوانند این قابلیت را تکرار کنند.
در حال حاضر، این بافت تنها میتواند حدود پنج درصد از فشار خروجی را ایجاد کند که قلب انسان می تواند ایجاد کند. محققان مطمئن هستند که میتوانند این بافت را در آینده توسعه دهند.
گفتنی است که این مدل فعلی فقط سه لایه دارد، در حالیکه قلب انسان ۱۱ لایه سلول عضلانی دارد.
"سرگل اخوتیان" یکی از محققان حاضر در این پروژه اظهار‌کرد: ما می توانیم لایه های بیشتری اضافه کنیم، اما این امر باعث می شود پخش اکسیژن در میان آن به مشکل بربخورد، بنابراین سلول های لایه های میانی شروع به مردن می کنند.
او ادامه داد: قلب های واقعی برای حل این مشکل دارای عروق خونی هستند، بنابراین ما باید راهی برای شبيه سازي آن پیدا کنیم.
علاوه بر این، این تیم قصد دارد تراکم سلولی را برای افزایش حجم خروجی و فشار اندام افزایش دهد. "رادیسیچ" با یادآوری اینکه قلب انسان طی میلیون ها سال به شکل کنونی خود تکامل یافته است، گفت:ما نمی توانیم تنها در چند سال همه چیز را مهندسی معکوس کنیم، اما با هر بهبود تدریجی، این مدل ها برای محققان و پزشکان در سراسر جهان مفیدتر می شوند.
این مطالعه در مجله Advanced Biology منتشر شده است.
- 12
- 2
