پوستی از جنس جوهر‌های زیستی

گروه بوتیکاریو، غول لوازم آرایشی برزیلی که از دو دهه قبل آزمایش روی مدل‌های حیوانی را متوقف کرده از سال۲۰۱۵ پژوهش درباره نوع مهندسی شده‌ای ازپوست را توسعه داده است تا ازیک‌سو، روش آزمایش لوازم آرایشی راتغییر دهد وازسوی دیگر راه را برای پیشرفت استفاده ازپوست سه‌بعدی درپزشکی ترمیمی به‌ویژه درشیوه‌های پیوند پوست هموار کند. این پروژه که برای اولین‌بار در جهان توصیف می‌شود، روشی را نشان می‌دهد که در آن سلول‌ها با جوهر‌های زیستی و موادزیستی مخلوط و سپس برای ایجاد مدل‌های بافت زنده به صورت سه‌بعدی چاپ می‌شوند.

پوست انسان از سه بخش اصلی، هیپودرم، درم و اپیدرم تشکیل شده که هریک ازاین بخش‌ها از تنوع سلولی وزیست‌مولکولی بسیار غنی برخوردارند. پوست همچنین دارای ساختار‌های جنبی دیگری ازجمله واحد‌های پیلوسباسه است. هر واحد پیلوسباسه از فولیکول، ساقه مو و غده سباسه (غده چربی) تشکیل شده است. واحد پیلوسباسه به غده عرق آپوکرین، عضله آرکتور پیلی (عضله کوچک متصل به فولیکول) و عروق زیرین وصل می‌شود و با سلول‌های عصبی در تماس است. این ساختار پیچیده از حدود ۱۵ نوع سلول تشکیل شده که در لایه‌های متحدالمرکز سلول‌هایی با منشأ اپیتلیال و مزانشیمی توزیع شده‌اند. یکی از این جمعیت‌های سلولی که درپایه فولیکول موقراردارند «سلول‌های پاپیلای پوستی» (DPCs) هستند. پاپیلای پوستی حاوی فیبروبلاست‌های تخصصی با خواص القایی قوی فولیکول مو است. این سلول‌ها وضعیتی شبیه سلول‌های بنیادی دارند و امکان بازسازی مداوم و چرخه‌ای فولیکول‌های مو را فراهم می‌کنند. با کمک همین ویژگی سلول‌های پاپیلای پوستی، دانشمندان آزمایشگاه شرکت بوتیکاریو توانستند از واحد‌های فولیکول مو رشته‌های پوست را تولید کنند. 

ساخت پوست در پزشکی ترمیمی

در سال‌های اخیر چاپ سه‌بعدی پوست بااستفاده از چاپگر‌های زیستی و به‌شیو‌ه‌های مختلفی مطالعه شده است. به عنوان‌مثال، زمستان سال گذشته گروهی از دانشمندان دانشگاه کلمبیا که نتایج مطالعات خود را در نشریه تخصصی ساینس ادونسد منتشر کرده‌اند موفق شدند نوعی «لباس زیستی» را از سلو‌ل‌های بنیادی پوست خود بیمار چاپ کنند که همانند دستکشی که کاملا اندازه دست انسان است، روی قسمت‌های آسیب‌دیده پوست بیمار قرار می‌گیرد و بدون اضافات با تمام انحنا و لبه‌های پوست آن ناحیه سازگار می‌شود. علاوه‌بر سازگاری هندسی پوست‌هایی که برای پیوند استفاده می‌شوند، شباهت ساختاری این پوست‌ها به پوست ناحیه آسیب‌دیده هم اهمیت بالایی دارد. در روش‌های امروزی بازسازی پوست، سلول‌های کراتینوسیت که سلول‌های اصلی سازنده ناحیه «روپوست» هستند و ۹۰درصد بافت اپیدرم را تشکیل می‌دهند مستقیما روی داربستی که از زیرلایه‌های مصنوعی مشتق از پروتئین‌ها به‌ویژه کلاژن‌های نوع یک تشکیل شده‌اند، کاشته می‌شوند. هرچند این پوست‌های ساخته‌شده شباهت بسیاری به بافت پوست همان منطقه دارند، باوجود این پیچیدگی سلولی، بافتی و زیست‌مولکولی پوست طبیعی انسان را نشان نمی‌دهند و برای مثال، واحد‌های پیلوسباسه ندارند. واحد پیلوسباسه علاوه بر این‌که مسیر مهمی برای نفوذ مواد شیمیایی به پوست است، با ارائه سلول‌هایی که به ناحیه آسیب‌دیده مهاجرت می‌کنند و به سلول‌های اپیدرمی خاص تمایز می‌یابند، نقش مهمی در بهبود زخم ایفا می‌کند. ازاین‌رو، تمرکز دانشمندان در سال‌های اخیر دستیابی به پوست‌هایی است که این ساختار‌ها را هم داشته باشند و تقلید بهتر و دقیق‌تری از پوست منطقه آسیب‌دیده باشند. 

شیوه جدید چاپ ۳‌بعدی پوست

پوست سه‌بعدی جدیدی که دانشمندان برزیلی ساخته‌اند از فولیکول‌های مو تشکیل شده که با همان روش‌های گذشته مهندسی بافت تکثیر می‌شود، اما نتیجه بسیار پیچیده‌تر و واقع‌گرایانه‌تر از وقتی است که از کراتینوسیت استفاده می‌شود. علاوه‌بر کاربرد‌های پزشکی، از این پوست چاپ سه‌بعدی می‌توان درآزمایش محصولات آرایشی‌بهداشتی بهره گرفت. این کارهم هزینه‌های تولید این محصولات را کاهش می‌دهد و هم می‌تواند جایگزین آزمایش روی مدل‌های حیوانی شود. به‌همین‌منظور، دانشمندانی که نتایج این پژوهش را در نشریه تخصصی ساینس منتشر کرده‌اند ازاین دستاورد به‌عنوان «کمکی بزرگ به جامعه علمی» یاد می‌کنند. پژوهشگران در اولین گام این مطالعه موفق شدند کره‌وار‌هایی به‌ترتیب با ۳۰۰۰، ۶۰۰۰، ۹۰۰۰ و ۱۲هزار سلول پاپیلای پوستی (DPC) تولید کنند که قطرشان بین ۲۵۰تا ۴۵۰میکرومتر متغیر بود. دراین بررسی، محققان دریافتند کره‌وار‌هایی که از ۳۰۰۰ دی‌پی‌سی تشکیل می‌شوند حدود ۲۵۰میکرومتر هستند و به‌این‌ترتیب، نزدیک‌ترین اندازه را به ابعاد ناحیه پاپیلای پوستی انسان دارند. این دانشمندان در مرحله بازسازی پوست با این شیوه جدید، جوهرزیستی فولیکول مو را که از سلول‌های پاپیلای پوست و سلول‌های لایه درون‌رگی بندناف انسان در بافت پیوندی اپیدرمی تهیه شده بود با داربست کلاژن نوع۴ روی سطح ساختار پوستی چاپ کردند. به‌گفته این پژوهشگران، نتایج این روش بسیار امیدبخش بود به‌خصوص که بعد از گذشت ۴۸ساعت از فرآیند چاپ، شکل‌گیری اولین رشته‌ها و ستون‌های سلولی مشاهده شد. / منبع: Forbes