پیش‌تر شاهد بودیم که دانشمندان مغز خوک‌ها را تا چندین ساعت پس از مرگ زنده نگه داشتند. اکنون، دانشمندان ژاپنی برش‌های ریزی از مغز موش تهیه کردند و آن‌ها را به‌مدت ۲۵ روز زنده نگه داشتند. این امر به میزان قابل‌توجهی بازه‌ی زمانی را که در آن مغزهای جداشده می‌توانند عملکرد خود را حفظ کنند، گسترش داد که به نوبه‌ی خود می‌تواند موجب پیشرفت پژوهش‌های مرتبط با آزمایش داروها شود.
نکته‌ی مهم این موفقیت، روش جدید زنده نگهداشتن بافت‌ها بود که شامل ترکیبی از نوع خاصی از غشا و یک دستگاه اصلاح‌شده‌ی ریزسیال (میکروفلوئید یا میکروسیال) بود. در دستگاه‌های ریزسیال، از کانال‌های ریزی برای تحویل مایعات به بافت‌ها استفاده می‌شود که نسبت‌به ظرف‌های کشت معمول آزمایشگاه مزایای قابل توجهی دارند. علاوه‌بر دارا بودن دقت بیشتر در تحویل مایعات، دستگاه‌های مذکور قابل تنظیم‌تر هستند، می‌توانند از رفتارهای خاص سلول تقلید کنند و نیاز به حجم نمونه‌ی کمتری دارند. این امر مطالعه‌ی تعاملات سلولی را آسان‌تر می‌کند.
اما نکته‌ی مهم درمورد مطالعه‌ی چگونگی واکنش سیستم‌های بدن دربرابر تغییرات مختلف آن است که برای دیدن اثرات طولانی‌مدت هر عامل، فقط چند روز کافی نیست. این همان جایی است که روش‌های کنونی که در آن‌ها از دستگاه‌های ریزسیال برای زنده نگهداشتن سیستم‌های سلولی استفاده می‌شود، با مشکل مواجه می‌شوند.
در این رابطه، مسئله‌ی مهم حفظ تعادل است. بافت‌های جداشده از بدن به‌سرعت خشک می‌شوند، بنابراین باید بتوان آن‌ها را در یک محیط کشت مرطوب تازه نگه داشت و مواد مغذی را به آن‌ها رساند؛ اما رطوبت زیاد، مانع از تبادلات گازی شده و درنهایت بافت‌ها در مایع غرق می‌شوند و از بین می‌روند. این همان مشکلی است که پژوهشگران ژاپنی راه‌حلی برای آن پیدا کرده‌اند.
دستگاه طراحی‌شده به‌وسیله‌ی پژوهشگران ژاپنی، ساده ولی هوشمند است. این دستگاه از یک کانال ریزسیال نیمه‌تراوا تشکیل شده که با غشای مصنوعی تراوا و دیواره‌های جامد احاطه شده است
جنس دیواره‌های جامد از پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان (PDMS) است که یک پلیمر سیلیکونی ارگانیک بوده و معمولا در دستگاه‌های ریزسیال مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین به‌جای اینکه بافت به‌طور دائم در حمامی از محیط کشت قرار گیرد، مایع ازطریق کانال‌ها جریان می‌یابد و از غشای تراوا عبور می‌کند و رطوبت بافت را مهیا کرده و در عین حال امکان تبادلات گازی بین سلول‌ها نیز وجود دارد. این سیستم ساده به‌نظر می‌رسد اما پژوهشگران می‌گویند رسیدن به طرح نهایی چندان ساده نبوده است. نوبوتوشی اوتا، از مرکز پژوهشی RIKEN می‌گوید:
کنترل جریان محیط کشت دشوار بود زیرا کانال‌های ریزی که بین دیواره‌های PDMS و غشای متخلخل تشکیل می‌شد، غیرعادی بود. با این حال، ما پس از آزمون و خطای غشای متخلخل و تنظیم جریان‌های ورودی و خروجی توانستیم موفق شویم.
پژوهشگران از قطعه‌ی کوچکی از مغز که هسته‌ی سوپر اکیاسماتیک (SCN) نام دارد و مسئول حفظ ساعت شبانه‌روزی و ریتم‌های بیولوژیکی است، استفاده کردند. سلول‌های عصبی موجود در SCN، با جابه‌جایی پپتیدها و مولکول‌های کوچک بین سلول‌ها، اطلاعات مربوط به محیط را مبادله و همگام‌سازی می‌کنند. این ویژگی موجب می‌شود SCN برای مطالعه‌ی تعاملات سلولی ایده‌ال باشد. موش‌هایی که از SCN آن‌ها برای آزمایش استفاده شد، ازنظر ژنتیکی به گونه‌ای ویرایش شده بودند که فعالیت ریتم شبانه‌روزی معز آن‌ها با تولید یک پروتئین فلورسنت همراه باشد، بنابراین هنگام فعالیت طبیعی این سلول‌ها، نور فلورسنت تولید می‌شد که پژوهشگران قادر به تشخیص آن بودند.
طبق گزارش پژوهشگران، بافت‌هایی که در محیط کشت جدید قرار داشتند، به‌مدت ۲۵ روز زنده بودند. این در حالی بود که در گروه کنترل، پس از ۱۰ ساعت، میزان فعالیت سلول‌ها به ۶ درصد کاهش پیدا کرد. البته ۲۵ روز، زمان ازبین‌رفتن بافت‌ها نبود بلکه این زمان، نقطه‌ی پایان درنظر گرفته‌شده برای این آزمایش بود. پژوهشگران معتقدند که در صورت ادامه‌ی آزمایش، این بافت‌ها تا بیش از ۱۰۰ روز قادر به زندگی بودند؛ این همان چیزی است که آن‌ها قصد دارند در آزمایش بعدی خود امتحان کنند. آن‌ها بر این باورند که روش مذکور می‌تواند برای تمام بافت‌ها و نه فقط بافت مغز مورد استفاه قرار گیرد و همچنین برای پرورش اعضای انسانی رشدیافته در آزمایشگاه نیز به کار می‌آید. اوتا می‌گوید:
کاربرد این روش فراتر از بافت‌های برون کاشت‌شده‌ی حاصل از حیوانات است. این روش همچنین می‌تواند پژوهش‌های مرتبط با اندام‌زایی را ازطریق کشت بلندمدت و مشاهده‌ی اینکه برای رشد بافت‌ها و اندام‌ها چه چیزهایی ضروری است، بهبود بخشد.
نتایج این مطالعه در مجله‌ی Analytical Sciences منتشر شده است.
- 9
- 4
