گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
عضو مصنوعی انسان در محیط آزمایشگاهی قابل پرورش است. در این مطلب 11 مورد از اعضا مصنوعی کشت شده توسط دانشمندان را بررسی خواهیم کرد.
رشد مجدد یک ارگان از دست رفته آنقدرها هم کار سختی نیست؛ البته اگر موضوع صحبت جانورانی چون ستاره دریایی یا سمندر باشد که قادرند به کمک توانایی‌های شگفت‌انگیزشان پا یا دم قطع‌شده خود را با یک عضو بازسازی‌شده جایگزین کنند. جانوران دیگری هم هستند که از قابلیت مشابهی برخوردارند؛ به عنوان مثال گوزن قادر است که در حدود 30 کیلوگرم شاخ از بین رفته یا آسیب‌دیده خود را ظرف سه ماه جایگزین کند. همچنین، گورخر ماهی‌ها می‌توانند قلب خود را مجددا بسازند و کرم‌های پهن توانایی بازسازی سر خود را به طور کامل دارند.
در بدن انسان هم پدیده‌ی مشابهی به صورت جایگزینی دائمی سلول‌هایی که به مرور زمان کارایی خود را از دست داده‌اند، وجود دارد. این فرآیند که با افزایش سن کند می‌شود، در بخشی از بدن مانند پوست قابل‌مشاهده است؛ بر اساس تحقیقات انجمن شیمی آمریکا (ACS)، انسان قادر است در فاصله زمانی دو تا چهار هفته، تمام پوست بدن خود را جایگزین کند که با این توصیف، مقدار سلول پوستی تولیدشده در طول یک سال برای یک فرد عادی برابر با 510 گرم می‌شود.
با این وجود، محدودیت‌های بیولوژیکی به ما این اجازه را نمی‌دهند که یک ارگان از دست رفته مانند دست، پا و یا کلیه را به صورت کامل جایگزین کنیم؛ اما خوشبختانه در سال‌های اخیر دانشمندان موفق به کشت طیف وسیعی از ساختار ارگان‌های مختلف بدن و اعضا مصنوعی انسان در مقیاس کوچک که به آن‌ها ارگانوئید (Organoid) هم گفته می‌شود، شده‌اند. این اعضا مصنوعی برای مطالعه و بررسی عملکرد ارگان‌ها و ساختارهای مختلف موجود در بدن، پرورش داده می‌شوند و سطوحی از جزئیات علمی را که در گذشته غیرقابل‌تصور بود، برای دانشمندان فراهم می‌کنند. البته هدف اصلی این علم، ساخت عضو مصنوعی در ابعاد واقعی برای استفاده به عنوان اعضای پیوندی است. در ادامه جدیدترین پیشرفت‌های علم پرورش اعضا را بررسی خواهیم کرد.
11 عضو مصنوعی انسان، کشت‌شده در محیط آزمایشگاه
1. لوله رحم
دانشمندان بخش زیست شناسی عفونت انجمن ماکس پلانک (MPG) در آلمان، با استفاده از سلول های بنیادی درونی‌ترین لایه‌ی سلولی لوله رحم انسان (Fallopian tube) را که شامل ساختارهای متصل کننده‌ی تخمدان به رحم می‌شود، پرورش داده‌اند. در بیانیه‌ای که در 21 دی ماه سال 1394 منتشر شد، پژوهشگران ادعا کردند که عضو مصنوعی کشت‌شده خصوصیات و ساختاری شبیه به آنچه که مختص لوله رحم طبیعی انسان است، دارد.
2. مغز مینیاتوری
در حدود دو سال پیش، مغزی مینیاتوری به اندازه یک مداد پاک‌کن معمولی توسط محققان دانشگاه ایالتی اوهایو (OSU)، با استفاده از سلول‌های پوستی، کشت شد. این عضو مصنوعی از نظر ساختاری و ژنتیکی شبیه به مغز یک جنین پنج هفته‌ای انسان بود و بر اساس اظهارات دانشمندان در اواسط تابستان سال 1394، سلول‌های عصبی آن الحاقاتی چون آکسون و دندریت که مخصوص انتقال سیگنال‌ها هستند را هم داشت. در تصویر بالا از این ارگانوئید، قسمت‌های مشخص شده ساختارهایی هستند که در مغز جنین سالم انسان یافت می‌شوند.
3. قلب مینیاتوری
در اواخر سال 1393 پژوهشگران از کشت عضلات قلب و بافت‌های اتصالی با استفاده از سلول های بنیادی و قرار دادن این ساختارها در محفظه‌ای کوچک، برای دستیابی به تپش مصنوعی قلب، خبر دادند. در ویدیوی مربوط به این دستاورد علمی بزرگ تصاویری از عضلات مصنوعی قلبِ در حال تپش که توسط بافت‌های ساخته‌شده به ظرف کشت عضو مصنوعی متصل شده بودند، منتشر شد. کِوین هیلی (Kevin Healy)، استاد زیست مهندسی دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و یکی از نویسندگان ارشد مقاله مربوط به کشت قلب مینیاتوری در بیانیه‌ای گفت که این عضو مصنوعی می‌تواند باعث افزایش چشمگیر سرعت فرآیند نظارت بر روی داروهایی که احتمال به وجود آوردن مشکلات قلبی و عروقی در هنگام تولد نوزاد را دارند، شده و تصمیم‌گیری در مورد داروهایی که مصرف آن‌ها در دوران بارداری برای جنین خطرناک است را ساده‌تر کند. تحقیق مربوطه در ژورنال Nature Communications به چاپ رسیده است.
4. کلیه مینیاتوری
تیمی متشکل از دانشمندان استرالیایی برای اولین بار با استفاده از سلول های بنیادی توانستند کلیه‌ای در ابعاد کوچک را پرورش دهند که سه نوع متفاوت از سلول‌های کلیوی را در خود دارد. همانطور که در تصویر پیداست، رنگ‌های قرمز، زرد و آبی برای نمایش این سه نوع سلول که ساختارهای متفاوت داخل کلیه یا همان نِفرون (Nephron) را ساخته‌اند، استفاده شده است. محققان عضو مصنوعی مذکور را در فرآیندی که شبیه به پروسه‌ی رشد کلیه به صورت طبیعی است، کشت کرده‌اند.
5. ریه مینیاتوری
ارگانوئید ریه حاصل همکاری پژوهشگران موسسه‌های مختلف است و شامل ساختار نایژه و کیسه هوایی موجود در ریه واقعی انسان، می‌شود. بر اساس صحبت‌های جیسون آر اِسپنس (Jason R. Spence)، از نویسندگان اصلی مقاله مربوط به پرورش این عضو مصنوعی و استادیار پزشکی داخلی و زیست شناسی رشد از دانشکده پزشکی دانشگاه میشیگان در همین رابطه اظهار کرده است که ریه‌ی کوچک ساخته‌شده، واکنش‌هایی شبیه به بافت واقعی ریه دارد و می‌تواند مدلی بسیار مناسب برای مطالعه و بررسی نحوه شکل‌گیری ریه در فرآیند رشد انسان، تغییرات ایجادشده در ریه به واسطه‌ی بیماری‌ها و واکنش‌های این ارگان به داروهای مختلف باشد. عضو مصنوعی ساخته‌شده بیشتر از 100 روز در محیط آزمایشگاهی دوام آورد.
6. معده مینیاتوری
به گفته جیم وِلز (Jim Wells)، یکی از نویسندگان مقاله کشت معده مینیاتوری و استاد زیست شناسی رشد از مرکز پزشکی بیمارستان کودکان سینسناتی (CCHMC) در ایالت اوهایو آمریکا، ساخت این عضو مصنوعی در پتری دیش نیازمند یک ماه زمان بود و یکی از نتایج تحقیق انجام‌شده شامل دستیابی به ساختار بیضی‌شکل توخالی موردنظر که به یکی از دو بخش معده شباهت دارد، می‌شد. ولز در مصاحبه با وب سایت Live Science اظهار کرد که معده مینیاتوری ساخته‌شده با قطری در حدود 3 میلی‌متر، برای بررسی تاثیرات یک باکتری خاص که عامل بیماری معده است، توسط دانشمندان مورداستفاده قرار خواهد گرفت. دلیل اصلی پرورش این عضو مصنوعی هم رفتار متفاوت باکتری مذکور در معده حیوانات دیگر مورد آزمایش، بوده است.
7. واژن
در اوایل سال 1393 تحقیقی در ژورنال The Lancet به چاپ رسید که در آن از انجام چند عمل موفقیت‌آمیز پیوند بافت مصنوعی قسمت بیرونی دستگاه تناسلی زنانه یا همان واژن خبر داده شد. این اعضا مصنوعی که با پرورش سلول‌های بیماران بر روی یک پایه‌ی مخصوص ساخته شده بودند، چند سال قبل از انتشار مقاله به چهار دختر 13 تا 18 ساله که نقصی مادرزادی در ناحیه واژن و رحم داشتند، پیوند زده شدند. بیماران که پس از پیوند عضو مصنوعی به مدت هشت سال مرتبا مورد معاینه قرار می‌گرفتند، به زندگی عادی خود بازگشته بودند و امکان مقاربت جنسی بدون درد برای آن‌ها فراهم شده بود.
8. آلت تناسلی مردانه
دانشمندان بخش بازسازی پزشکیِ موسسه وِیک فارست (WFIRM) توانسته‌اند با استفاده از سلول‌های خرگوش، بافت نعوظی آلت مردی را پرورش داده و عضو مصنوعی کشت‌شده را به خرگوش‌های نر پیوند بزنند؛ پس از پروسه پیوند، خرگوش‌ها توانایی جفت‌گیری خود را بازیافته بودند. البته این فرآیند هنوز در مراحل آزمایشی اولیه قرار دارد، اما پس از کسب تاییدیه سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA)، تیم تحقیقاتی مطالعات خود را به بافت انسان گسترش خواهند داد. بودجه مربوط به تحقیقات پرورش این عضو مصنوعی توسط موسسه بازسازی پزشکی نیروهای مسلح ایالات متحده آمریکا و به منظور فراهم کردن امکان ترمیم اعضا آسیب دیده‌ی سربازان، تامین شده است.
9. مری
گروهی از دانشمندان سراسر جهان در دانشگاه علوم پزشکی کوبان، در کراسنودار روسیه، با کشت سلول های بنیادی بر روی یک پایه خاص به مدت سه هفته، موفق به پرورش مری یا همان سرخ‌نای شده‌اند؛ پس از اتمام فرآیند پرورش، این عضو مصنوعی با موفقیت به موش‌های آزمایشگاهی پیوند زده شد. محققان برای کسب این اطمینان از موفقیت دستاورد خود، مقاومت مری ساخته‌شده را با 10 هزار بار منبسط و منقبض کردن آن، سنجیدند و در حدود 20 درصد سرخ‌نای ده موش مورد آزمایش را با بافت مصنوعی جایگزین کردند؛ نتایج این آزمایش‌ها موفقیت‌آمیز بود.
10. گوش
به کمک فناوری پرینت سه بعدی و کشت سلول‌ها به روش برون تنی، ارگانی همانند گوش هم مقابل پرورش است؛ دانشمندان با پوشش فریمی از گوش انسان با سلول‌های زنده در قالبی که با پرینتر سه بعدی ساخته شده بود، موفق به این کار شده‌اند. قالب گوش با الگوبرداری از گوش یک کودک در نرم افزار شبیه‌سازی شده بود و پس از تکمیل طرح، چاپگر سه بعدی آن را ساخت. در قدم بعدی ترکیبی از سلول‌های زنده گوش و کلاژن تهیه‌شده از گاو در داخل قالب تزریق شد و برای آزمایش قابلیت رشد گوش پرورش‌یافته هم این عضو مصنوعی به بدن موش‌ها پیوند داده شد؛ در طول سه ماه زمان تعیین‌شده پس از عمل پیوند، توانایی رشد ارگان هم مورد تایید قرار گرفت.
11. سلول‌های کبد
بزرگ‌ترین عضو داخل بدن انسان، یعنی کبد، در صورت مهیا بودن شرایط مناسب قابلیت‌های زیادی برای ترمیم و بازسازی خود دارد؛ با این حال در خارج از بدن انسان کشت و زنده نگه‌داشتن سلول‌های این عضو که هپاتوسیت (Hepatocyte) نام دارند، برای دانشمندان چالش‌برانگیز بوده است. اما محققانی از آلمان و خاورمیانه برای اولین بار موفق به پرورش هپاتوسیت در محیط آزمایشگاهی شدند و نتایج دستاورد بزرگ خود را در اوایل پاییز 1394، در ژورنال Nature Biotechnology به چاپ رساندند. با وجود اینکه این عضو مصنوعی به صورت کامل و یا حتی ارگانوئیدی ساخته نشده است، کشت هپاتوسیت گام بزرگی در جهت پیشرفت علم پرورش اعضا مصنوعی بوده است. بر اساس گفته‌های یاکوف نامییِز (Yaakov Nahmias)، متخصص زیست مهندسی و نویسنده ارشد تحقیق منتشرشده، ارزش این دستاورد در دنیای تحقیقات مرتبط با کبد، همانند ارزش جام مقدس در جهان مسیحیت است!
