تولید اعضای بدن ​در​کارخانه‌های دیجیتال

یکی از اهداف مطرح در حوزه مهندسی بافت دستیابی به امکان شبیه‌سازی یا تولید بافت‌هایی با ویژگی‌های مشابه بافت‌های طبیعی بدن است. تلاش‌ها و فعالیت‌های انجام شده از سوی متخصصان این رشته به منظور دستیابی به امکان ایجاد ساختارهایی بر اساس ویژگی‌های بافت‌های مختلف بدن به توسعه روش یا فناوری جدیدی تحت عنوان چاپ زیستی سلول‌ها و اندام‌های بدن منجر شده است. در حقیقت منظور از فناوری چاپ زیستی ایجاد توده‌های سلولی و ساخت بستر مناسب برای رشد این سلول‌ها به کمک رایانه و چاپگرهای سه‌بعدی اختصاصی است تا در نهایت شرایط برای تولید بافت یا اندام مصنوعی ایجاد شود. محققان بر این باورند اگر شرایط مناسب برای ایجاد و رشد سلول‌ها فراهم باشد، توده‌های سلولی در نتیجه اتصال به هم ساختارهای سلولی پیوسته سه‌بعدی را تشکیل می‌دهند. آنها پیش‌بینی کرده‌اند در آینده‌ای نزدیک بتوانند با استفاده از این فناوری که به عنوان روشی نوین در مهندسی بافت مطرح شده است اعضای یدکی بدن را به کمک چاپگرهای سه‌بعدی تولید کنند و به این ترتیب گام مهمی در مسیر تامین اعضا و اندام‌های مهم بدن برداشته شود.

چاپگرهای 3 بعدی زیستی

فناوری چاپگرهای زیستی برای نخستین بار حدود ده سال پیش به عنوان روشی برای تامین اعضای مورد نیاز بیماران پیوند عضو مورد توجه قرار گرفت. در این روش اجزای بافت به صورت لایه لایه روی هم قرار می‌گیرد تا در نهایت عضو مورد نظر تولید شود، اما کار به این سادگی نیست. مهم‌ترین ویژگی این روش در مقایسه با دیگر روش‌های مطرح در حوزه مهندسی بافت این است که زمان مورد نیاز برای ایجاد بافت را به حداقل می‌رساند. فرآیند چاپ زیستی به سه جزء اصلی نیاز دارد که شامل چاپگر زیستی، کاغذ زیستی و جوهر زیستی می‌شود.

جوهر زیستی مجموعه‌ای از سلول‌هاست که روی کاغذ زیستی که بستر مناسبی برای قرار گرفتن سلول‌ها در کنار هم ایجاد می‌کند توسط چاپگر زیستی قرار داده می‌شود. زیست سازگار بودن و قابلیت فرآیندپذیری کاغذهای زیستی از مهم‌ترین ویژگی‌های این بخش از فرآیند چاپ زیستی است. به گفته مهندس مجید حلوایی دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی بافت در دانشگاه امیرکبیر که از مجریان این طرح تحقیقاتی است، عملکرد چاپگرهای زیستی مانند چاپگرهای سه‌بعدی است. به عبارت دیگر این چاپگرها مانند چاپگرهای سه‌بعدی طرح مورد نظر را به صورت لایه به لایه پیاده می‌کنند. لایه اول شکل مورد نظر است و از لایه دوم این کار تکرار می‌شود. کاغذ زیستی همان داربست اولیه سلولی است که سلول‌ها روی آن قرار می‌گیرند. جوهر زیستی نیز سوسپانسیونی از سلول‌هاست که بر اساس طرح مورد نظر ساختاری سه‌بعدی را تشکیل می‌دهد.

حلوایی با اشاره به گستردگی و پیچیدگی این طرح تحقیقاتی می‌گوید: ما در این طرح چاپگرهای زیستی را بومی‌سازی کرده‌ایم. این فناوری از سال 80 به عنوان روش جدیدی در مهندسی بافت در کشورهای مختلف مورد توجه قرار گرفت. ما در ایران بر اساس آنچه کشورهای دیگر به آن دست یافته‌اند یک چاپگر زیستی طراحی کرده و ساخته‌ایم تا بتوانیم با استفاده از آن ساختار سه‌بعدی مورد نظرمان را چاپ کنیم. این طرح بسیار گسترده و پیچیده است و گروه‌های مختلفی مسئولیت انجام آن را بر عهده دارند. برای مثال گروهی از محققان در زمینه ساخت کاغذ زیستی لازم برای انجام این فرآیند تحقیقاتی کار کرده‌​ و موفق شده‌اند هیدروژلی را به عنوان کاغذ زیستی تولید کنند که ابتدا به صورت مایع روی سطح صفحه‌ای قرار می‌گیرد و سپس به شکل یک ماده جامد درمی‌آید. ساخت جوهر زیستی برای فرآیند چاپ زیستی را نیز گروه دیگری از دوستان ما در دانشگاه بر عهده دارند. آنها از سلول‌ها به عنوان جوهر زیستی استفاده کرده‌اند که ماده اولیه برای ساخت بافت‌ها، اعضا و اندام‌های مختلف بدن است. ما این سلول‌ها را از اندوتلیال خون بندناف استخراج می‌کنیم. البته در زمینه تولید جوهر زیستی هنوز به مرحله‌ای که جواب بدهد، نرسیده‌ایم.

وی در پاسخ به این‌که این طرح اکنون در چه مرحله‌ای قرار دارد، می‌گوید: اکنون دستگاه چاپگر زیستی ساخته شده است، هیدروژل تولید شده به عنوان بستر سلولی نیز مورد آزمایش قرار گرفته است. توده‌های سلولی در داخل هیدروژل عملکرد مورد نظر را دارند. برای تولید ساختارهای استوانه‌ای و ستونی در داخل هیدروژل از جنس یک ماده خمیری هیچ مشکلی وجود نداشته است، اما این‌که بتوانیم با استفاده از این فرآیند مشابه به جای ماده خمیری از سلول‌ها استفاده کنیم نیاز به تحقیقات بیشتری دارد. به علت مشکلاتی که با آن مواجه شدیم مجبور شدیم طرح دستگاه را تغییر دهیم و نسخه دوم دستگاه چاپگر زیستی نیز آماده شده است. یکی از مشکلات ما محدودیت‌هایی است که در زمینه تزریق جوهر زیستی وجود دارد. در مقالات موجود در این زمینه به هیچ اطلاعاتی درباره فرآیند تزریق اشاره نشده است که بتوانیم از آن به عنوان ایده کمک بگیریم. ما روش‌های مشابه را مورد بررسی قرار داده‌ایم، اما تاکنون به نتیجه دلخواه نرسیده‌ایم و قصد داریم با ایجاد اصلاحاتی در این فرآیند این مشکلات را برطرف کنیم.

از بافت‌های ساده تا اندام‌های پیچیده

حلوایی با بیان این‌که کشورهای مختلف در این حوزه مطالعات و تحقیقات زیادی انجام داده‌اند، می‌گوید: بیشتر مطالعاتی که در زمینه فرآیند چاپ زیستی انجام شده به بافت‌های ساده مانند رگ‌ها که ساختار مشخص و ساده‌تری دارند معطوف بوده است، اما هدف نهایی این است که بتوان با استفاده از این روش اندام‌های پیچیده‌تری مثل قلب یا کلیه را تولید کرد. اما اکنون حتی برای تولید رگ که در این فرآیند از دو سه نوع سلول و یک کاغذ زیستی استفاده می‌شود هم مشکلات زیادی وجود دارد، بنابراین دور از انتظار نیست که برای تولید اندام‌هایی مانند قلب که پیچیدگی‌های بیشتری دارد با مشکلات بیشتری مواجه شویم. این موضوعی است که هنوز در دنیا حل نشده است و ما داریم همزمان با آنها روی این سوژه تحقیق می‌کنیم. بافت قلب حجم بزرگی دارد و تغذیه آن بسیار سخت است. آخرین خبرها در این زمینه نشان‌دهنده موفقیت محققان در تولید قرنیه به روش چاپ زیستی است، اما این طرح هم هنوز اجرایی نشده است. گرچه هدف نهایی این است که بتوان از این فناوری برای تولید اعضای یدکی بدن انسان استفاده کرد، اما رگ‌هایی که به این روش با موفقیت تولید شده حتی هنوز در داخل بدن حیوانات هم کار گذاشته نشده است. این در حالی است که در مبحث مهندسی بافت علاوه بر ساختار، عملکرد مطلوب هم مهم است. ممکن است بتوانیم سلول‌های رگ را در کنار هم قرار دهیم، اما این رگ در بدن عملکرد مناسبی نداشته ​ و استحکامش را از دست داده و پاره می​شود.

نیاز روزافزون جامعه پزشکی به جایگزینی اعضای آسیب‌دیده یا تامین اعضای از دست رفته بدن از جمله مقوله‌های مهمی است که بدون تردید نقش بسیار مهمی در توسعه روش‌های نوین مهندسی بافت داشته است. البته با وجود تلاش‌های انجام شده در زمینه طراحی و ساخت داربست یا بستر سلولی مناسب برای استقرار توده‌های سلولی هنوز مشکلات جدی در اجرایی شدن این طرح وجود دارد. رگ‌زایی و تغذیه توده‌های سلولی از دیگر موانع تاثیرگذار در عملکرد اعضا و اندام تولید شده به این روش است که مهندسان در تلاش هستند با استفاده از روش‌های نوین این محدودیت‌ها را از میان بردارند. بر این اساس باید توجه داشت فناوری چاپ زیستی هنوز در مراحل کودکی است و برای این که بافت‌های تولید شده در فرآیند چاپ زیستی بتواند خود را با شرایط زیستی تطبیق داده و قابلیت عملکرد داشته باشد موانع و چالش‌های زیادی پیش روی محققان قرار دارد که باید آنها را از میان برداشت تا بتوان به هدف نهایی رسید. مراکز تحقیقاتی و دانشگاهی متعددی در سراسر دنیا در تلاش هستند در زمینه چاپ زیستی اندام‌ها به موفقیت دست یابند که ما هم یکی از آنها هستیم. هدف از این طرح نیز اجرایی شدن فناوری چاپ زیستی بومی در کشور بوده است، اما راه درازی در پیش است.

بزرگنمایی در خبرهای علمی!

سرعت رشد فناوری روز به روز در حال افزایش است به‌گونه‌ای که روزانه بیش از صدها خبر در زمینه تحقیقات و دستاوردهای محققان در حوزه علم و فناوری در مجلات، روزنامه‌ها، پایگاه‌های اینترنتی و خبرگزاری‌های مختلف در سراسر دنیا اعلام می‌شود، اما آنچه شاید بتوان آن را آفت علم نامید، خبرهای عجیب و غریبی است که پس از مدتی باوجود این‌که سرو صدای زیادی به راه می‌اندازد به دست فراموشی سپرده شده و دیگر درباره آنها چیزی نمی‌شنویم، اما آنچه از آنها باقی می‌ماند تخریب اعتماد مردم به دانشمندان و پژوهشگران هموطن یا حتی دنیاست.

بعضی از رسانه‌ها از اعتبارشان استفاده کرده و به اصطلاح از آب گل آلود ماهی می‌گیرند. گاهی بعضی از این رسانه‌ها فقط به یک تیتر خبری اغراق‌آمیز اکتفا می‌کنند و گاهی نیز قدم را فراتر از این گذاشته و حتی در متن خبر نیز موضوع را به شکلی اغراق‌آمیز منتشر می‌کنند و از زبان خود، گفته‌های محققان را اضافه و کم می‌کنند. در سال‌های اخیر تعداد خبرهای شگفت‌انگیز و عجیب در حوزه علم و فناوری به اندازه‌ای افزایش یافته که دیگر هرچه به ما بگویند باور می‌کنیم.

در این میان تمایل رسانه‌های ایرانی به اغراق‌آمیز نشان‌دادن نتیجه تحقیقات چند جوان محقق به‌منظور نمایش دستاوردهای کشور نه تنها به پیشبرد اهداف پژوهشگران ایرانی کمکی نمی‌کند، بلکه آنها را از اندک حمایت‌هایی که دریافت می‌کنند هم بازمی‌دارد. در مکالمه تلفنی که با مجری طرح چاپگرهای زیستی دانشگاه امیرکبیر داشتم پس از این‌که این شخص را دکتر خطاب کردم نخستین اعتراض او این بود که من دکتر نیستم و در مقطع کارشناسی ارشد مهندسی بافت در دانشگاه امیرکبیر تحصیل می‌کنم. او به انتشار عنوان دکتر برای خودش در یک خبرگزاری داخلی اعتراض کرد و آن را تلاش آن رسانه برای اعتباربخشی به خبر خود می‌‌دانست. در حالی که به اعتقاد وی، کار انجام شده باید به تنهایی آن‌قدر بزرگ‌ باشد که اعتبار لازم را داشته باشد.

این‌که چرا یک خبرگزاری حتی می‌خواهد سطح تحصیلات مجری یک طرح تحقیقاتی را اغراق‌آمیز جلوه دهد، پرسشی بود که ذهنم را به خود مشغول کرد، اما همه داستان به اینجا ختم نمی‌شود. تیتر این خبر جمله‌ای بود که از موفقیت محققان کشور در تولید رگ با استفاده از روش چاپ زیستی خبر می‌داد که مجری طرح این خبر را هم تکذیب کرد. آیا واقعا جامعه علمی ما به انتشار خبرهای اغراق‌آمیز از دستاوردهای خیالی نیاز دارد؟

بدون تردید جامعه ما و بخصوص جامعه علمی کشور برای پیمودن پله‌های ترقی و دستیابی به جایگاه جهانی به توجه مردم و رسانه‌ها نیاز دارد. وقتی کارهای تحقیقاتی چند جوان که بدون نیت و قصد سوءاستفاده، به حوزه علم و فناوری قدم گذاشته‌اند به عنوان یک دستاورد علمی بزرگ و طرح ملی معرفی می‌شود، در سطح جامعه توقع بیجا ایجاد خواهد شد و شامه گرگ‌صفتان که همیشه برای کلاهبرداری و سوءاستفاده آماده هستند، تیز خواهد شد.

فرانک فراهانی‌جم ‌/‌ گروه دانش