مری‌های زیست‌مهندسی‌شده؛ گامی بزرگ در درمان نقص‌های مادرزادی و سرطان مری

فناوری نوین برای جایگزینی مری آسیب‌دیده

در این پژوهش، ساختارهایی از مری در شرایط آزمایشگاهی پرورش یافته‌اند که قابلیت جایگزینی بخش‌های آسیب‌دیده این لوله عضلانی متصل‌کننده گلو به معده را دارند. این فناوری نوین، گزینه‌ای امیدبخش برای درمان بیماری‌هایی است که عملکرد طبیعی مری را مختل می‌کنند.

پائولو د کوپی، جراح اطفال و پژوهشگر دانشگاه کالج لندن، اشاره می‌کند که گروه تحقیقاتی او در حال بررسی روش‌های کم‌تهاجمی برای درمان کودکانی هستند که با نقص مادرزادی «آترزی مری با فاصله طولانی» متولد می‌شوند. در حال حاضر، جراحان برای رفع این مشکل، معده کودک را به نزدیکی گردن بالا می‌آورند یا از بخشی از روده بزرگ برای پر کردن فاصله استفاده می‌کنند که هر دو روش با عوارض قابل توجهی همراه هستند.

از موش تا خوک: گام‌های رو به جلو

گروه د کوپی پیش‌تر نیز در مطالعات آزمایشگاهی، سلول‌های موش را روی ساختار مری موش صحرایی رشد داده و آن را در بدن موش‌ها پیوند زده بود. همچنین داربست زیستی ساخته‌شده از مری خوک به خرگوش‌ها پیوند زده شده بود. اما تازه‌ترین پژوهش این تیم که نتایج آن در نشریه Nature Biotechnology منتشر شده، یک گام مهم‌تر به شمار می‌رود؛ زیرا در آن بخش‌هایی از مری که در آزمایشگاه رشد داده شده بودند، به بدن خوک‌ها پیوند زده شد. خوک‌ها به دلیل شباهت بیشتر اندازه و فیزیولوژی بدنشان به انسان، مدل مناسب‌تری برای چنین مطالعاتی نسبت به جوندگان محسوب می‌شوند.

اندرو باربور، جراح دانشگاهی در موسسه فریزر دانشگاه کوئینزلند استرالیا، این توانایی در ساخت مری با اجزای ساختاری و عملکرد طبیعی را دستاوردی چشمگیر می‌داند. وی خاطرنشان کرد که پیوندها در ابتدا بافت زخم ایجاد کردند که می‌توانست بلع را مختل کند، اما این مشکل به مرور زمان کاهش یافت که نشانه‌ای امیدوارکننده برای آینده این فناوری است.

روند پرورش مری در آزمایشگاه

برای پرورش مری در آزمایشگاه، د کوپی و همکارانش از نمونه‌های کوچکی از سلول‌های عضلانی و بافت همبند خوک‌های گیرنده استفاده کردند. این نمونه‌ها برای تولید دو نوع سلول بنیادی به کار رفتند که توانایی تبدیل شدن به انواع مختلف سلول‌ها را دارند. در مرحله بعد، پژوهشگران مری ۱۶ خوک جوان دیگر را برداشتند و سلول‌های اصلی آن را حذف کردند تا یک داربست زیستی باقی بماند. سپس این داربست‌ها با سلول‌های بنیادی به دست آمده از خوک‌های گیرنده تزریق شدند.

• در طول حدود دو ماه، سلول‌ها روی این داربست رشد کردند و به تدریج یک ساختار کامل برای پیوند تشکیل دادند.
• پژوهشگران برای انجام آزمایش از خوک‌های کوچک با وزن حدود ۱۰ کیلوگرم استفاده کردند تا اندازه بدن آنها تا حدی با کودکان هدف این روش درمانی قابل مقایسه باشد.

نتایج جراحی و چشم‌انداز آینده

در مرحله جراحی، پژوهشگران بخشی به طول حدود ۲.۵ سانتی‌متر از مری هشت خوک گیرنده را برداشتند و آن را با قطعه‌ای از مری زیست‌مهندسی‌شده جایگزین کردند. برای کمک به شکل‌گیری شبکه رگ‌های خونی، این بخش‌ها با یک لوله مش زیست‌تخریب‌پذیر پوشانده شد.

نتایج نشان داد که پنج خوک در طول دوره شش‌ماهه مطالعه زنده ماندند و در این حیوانات، عضلات، اعصاب و رگ‌های خونی عملکردی در ناحیه پیوند ایجاد شد. این خوک‌ها توانستند عمل بلع را انجام دهند و غذا بخورند. سه خوک دیگر نیز برای جلوگیری از رنج بیشتر پیش از پایان مطالعه از آزمایش خارج شدند.

باربور می‌گوید: «یکی از امیدوارکننده‌ترین کاربردهای مهندسی بافت، تولید اندام‌ها یا بافت‌هایی است که بازسازی طبیعی آنها دشوار یا غیرممکن است، به ویژه در مواردی مانند جایگزینی بافت‌های آسیب‌دیده در اثر سرطان.»

د کوپی نیز اعلام کرده است که تیم او اکنون در حال بررسی امکان پرورش بخش‌های طولانی‌تر مری، در حدود ۱۰ تا ۱۵ سانتی‌متر است. این هدف چالش‌برانگیز محسوب می‌شود، زیرا پژوهشگران باید راهی برای ایجاد شبکه‌ای پیچیده از رگ‌های خونی بیابند تا این بافت‌ها پس از پیوند بتوانند زنده بمانند و عملکرد طبیعی داشته باشند.

وی افزود که این گروه در حال آماده‌سازی برای آغاز آزمایش‌های بالینی روی انسان‌ها است؛ آزمایش‌هایی که احتمال دارد طی سه تا چهار سال آینده آغاز شوند.

به گفته باربور، برای ارزیابی کامل این فناوری به مطالعات بیشتری نیاز است تا عملکرد پیوندها در بازه‌های زمانی طولانی‌تر بررسی شود. اگر این روش در انسان‌ها موفقیت‌آمیز باشد، به ویژه در مواردی که بخش‌های طولانی‌تری از مری نیاز به جایگزینی دارند، می‌تواند به بیماران مبتلا به سرطان مری یا افرادی که در اثر بلع مواد خورنده دچار آسیب شدید شده‌اند کمک کند.

او می‌گوید: «اگر بتوانیم این فناوری را به طور عملی در درمان انسان‌ها به کار بگیریم، در مقایسه با روش‌های فعلی با رویکردی بسیار کم‌تهاجمی‌تر مواجه خواهیم بود.»