ریه‌های زنده روی میز!

تا امروز، بیشتر تحقیقات درباره بیماری‌های ریوی مانند سل، کووید-۱۹، آسم، COPD و فیبروز ریوی با استفاده از مدل‌های دوبعدی سلولی یا مدل‌های حیوانی انجام می‌شد اما این مدل‌ها محدودیت‌های جدی دارند: آنها قادر نیستند شکل و رفتار واقعی ریه‌های انسان را دقیقا شبیه‌سازی کنند.
به گفته نوریانا دهلان، دانشمند مواد بیولوژیکی: «متوجه شده‌ایم که مدل واقعی برای بیماری‌های ریوی نداریم و این یعنی نمی‌توانیم استراتژی مناسبی برای درمان این بیماری‌ها داشته باشیم.» 
او اضافه کرد که داشتن مدلی که کاملا شبیه ریه انسان باشد، می‌تواند تحول بزرگی در درمان ریوی ایجاد کند.
   
اهمیت مدل سه‌بعدی در توسعه درمان‌ها
در فرآیند توسعه درمان‌های نوین مانند داروها و واکسن‌ها، چندین کاندید در مدل‌های مختلف، از آزمایشگاه تا حیوانات، مورد آزمایش قرار می‌گیرند. بسیاری از این کاندیدها در کلینیک شکست می‌خورند؛ زیرا پاسخ بافت حیوانات با انسان تفاوت دارد.
دهلان توضیح می‌دهد: «داشتن مدل سه‌بعدی ریه به ما اجازه می‌دهد درمان‌ها را مستقیما روی مدل انسانی‌تر و به شکل اخلاقی تست کنیم. این کار می‌تواند احتمال موفقیت درمان‌ها در بازار را افزایش دهد.» 
همچنین این مدل امکان توسعه درمان‌های شخصی‌سازی‌شده را فراهم می‌کند که در زمینه‌های دیگر، مانند سرطان، به شدت مورد مطالعه قرار گرفته است.
   
کاربردها و مزایای علمی
نیراج دار، همکار این پژوهش، می‌گوید: «ریه‌های سه‌بعدی چاپ‌شده به ما کمک می‌کنند تا بیماری‌هایی مانند سل، کووید-۱۹، آسم، COPD و فیبروز ریوی را بهتر درک کنیم.» تیم پژوهشی در حال حاضر از این مدل برای مطالعه عفونت‌های مختلف تنفسی استفاده می‌کند.ریه‌ها دارای یک چارچوب ساختاری به نام ماتریکس خارج سلولی هستند که محل زندگی سلول‌های ریه محسوب می‌شود. پژوهشگران مدل‌های سه‌بعدی خود را با استفاده از بیوانک‌ها ساخته‌اند؛ موادی که شامل سلول‌های زنده واقعی هستند. آنها این مدل‌ها را با استفاده از پرتوهای الکترومغناطیسی مرکز بررسی کردند تا شکل و عملکرد بافت را بدون آسیب به نمونه‌ها تحلیل کنند.
دهلان توضیح داد: «چندین مطالعه قبلا بافت ریه را با مواد و بیوانک‌های مختلف مهندسی کرده بودند. این مطالعه یک بیوانک جدید مبتنی بر ماتریکس خارج سلولی ریه خوک توسعه داده که خواص مکانیکی و بقای سلول‌ها را بهینه می‌کند.» 
نتایج نشان داد مدل ایجادشده محیطی فراهم می‌کند که سلول‌های ریه انسانی می‌توانند در آن زنده بمانند و این یعنی امکان رشد سلول‌های جدید نیز وجود دارد.
   
مراحل بعدی پژوهش
پژوهشگران در حال برنامه‌ریزی برای چاپ یک ریه دیگر هستند تا ببینند چگونه به عفونت‌های تنفسی پاسخ می‌دهد. دهلان گفت: «این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی است و ما تمرکز خود را بر بهینه‌سازی این مدل سه‌بعدی گذاشته‌ایم تا ساختار و عملکرد پیچیده ریه را کاملا شبیه‌سازی کند.» 
دار افزود:«درپنج تا ۱۰سال آینده انتظار داریم این مدل‌هانقش مهمی دردرک بیماری‌های ریوی وکشف وآزمایش درمان‌های نوین ایفا کنند.این یک فرآیندمرحله‌ای است اما امیدواریم دربلندمدت منجربه تحولات بزرگ برای پژوهشگران وبیماران شود.» 
   
چشم‌انداز آینده: ریه‌های قابل پیوند
هدف نهایی مهندسی بافت ریه، رشد ریه‌های کامل در آزمایشگاه است. دهلان توضیح داد: «این کار به ما امکان می‌دهد نه‌تنها بیماری‌ها را مطالعه کنیم بلکه در آینده از ریه‌های آزمایشگاهی به عنوان جایگزین برای پیوند استفاده کنیم.» 
با پیشرفت این فناوری، امکان تولید درمان‌های شخصی‌سازی‌شده برای بیماران مبتلا به بیماری‌های مزمن ریوی نیز فراهم خواهد شد. همچنین، این مدل‌ها می‌توانند فرآیند کشف دارو و واکسن‌های جدید را به شکل موثرتری پیش ببرند و نیاز به آزمایش روی حیوانات را کاهش دهند.

تنفس آزاد در آینده
مهندسی ریه سه‌بعدی با سلول‌های زنده می‌تواند نقطه عطفی در پژوهش و درمان بیماری‌های ریوی باشد. این فناوری نه‌تنها محیطی واقعی‌تر برای مطالعه بیماری‌ها و درمان‌های جدید فراهم می‌کند بلکه در بلندمدت امکان تولید ریه‌های آزمایشگاهی برای پیوند را نیز ایجاد می‌کند. اگرچه هنوز در مراحل ابتدایی است، اما در پنج تا ۱۰ سال آینده انتظار می‌رود نقش مهمی در کشف درمان‌های نوین و بهبود سلامت بیماران داشته باشد. 
​​​​​​​این پژوهش گامی مهم به سمت درک بهتر بیماری‌های ریوی، کاهش شکست‌های درمانی و توسعه داروهای شخصی‌سازی‌شده است و نشان می‌دهد که ترکیب فناوری چاپ سه‌بعدی با سلول‌های زنده می‌تواند آینده پزشکی را متحول کند.