ترکیبی از پلیمر و سلول

پیشرفت های علمی چشمگیر طی چند ساله اخیر در زمینه مهندسی بافت، بشر را به جایی رسانده که قادر به بازسازی و ترمیم بسیاری از ارگان های آسیب دیده بدن شده است.

کد خبر: ۸۱۴۹۵

بخصوص امروزه در زمینه ترمیم آسیبهای پوستی نتایج مطالعات به صورت تجاری قابل عرضه هستند.یکی از بخشهایی که مورد توجه متخصصان مهندسی بافت است، غضروف های مفصلی هستند؛ چراکه غضروف ، یک بافت بدون رگ است و سرعت بازسازی و ترمیم بسیار کندی دارد، بنابراین افزایش سرعت رشد بافت جدید غضروفی که در صورت بروز آسیبهایی در ضخامت آن ، بازسازی با مشکل جدی مواجه می کند، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
از این رو یکی از دانش آموختگان دانشگاه صنعتی امیرکبیر براساس طرحی به بازسازی غضروف مفصلی به روش مهندسی بافت در خارج از بدن نایل آمده است. هرچند این پروژه در حال حاضر تا مرحله حیوانی پیش رفته است ، ولی با توجه به مزیت آن نسبت به بسیاری از روشهای ترمیم بافت غضروفی بر آن شدیم تا با مجری آن یعنی دکتر سعید کرباسی ، عضو هیات علمی دانشگاه اصفهان به گفتگو بنشینیم.

غضروف مفصلی چیست و چه مشخصاتی دارد؛
غضروف مفصلی یک بافت بدون رگ و سلول دراز است که شامل مقدار زیادی الیاف کلاژن در یک زمینه پروتئینی است. نقش غضروف مفصلی کاهش اصطکاک ، افزایش مقاومت سایشی سطح مفصلی و تحمل نیروهای اعمالی حاصل از وزن است.
غضروف مفصلی به دلیل نداشتن عروق خونی و تغذیه پیچیده ، قابلیت بسیار کمی برای ترمیم و بازسازی دارد. این نوع غضروف در دیسک های بین مهره ای و منیسک زانو از اهمیت و پیچیدگی بیشتری برخوردار است.

بازسازی و ترمیم غضروف به روش مهندسی بافت چگونه صورت می گیرد و چه مزیتهایی همراه دارد؛
مهندسی بافت یکی از جدیدترین شاخه های علم در دنیاست که در آن با استفاده از سلولهای بافت مورد نظر، ماده زیست تخریب پذیر مناسب وکنترل عوامل محیطی ، عملکرد طبیعی یک بافت به آن بازگردانده می شود.
در حال حاضر از این روش به صورت تجاری برای بازسازی و ترمیم پوست استفاده می شود، اما مطالعات آزمایشگاهی بر ترمیم دیگر بافتها به این روش هنوز ادامه دارد.
مزایای این روش نسبت به روشهای دیگر و ازجمله روش استفاده از پروتزهای فلزی آن است که اولا ماده مورد استفاده تخریب پذیر است و محصولات تخریب آن اثر سمی ندارند و ثانیا درمان به صورت اساسی و کامل انجام و کارایی بافت به طورکامل به آن بازگردانده می شود.
در عین حال که پس از ترمیم ، هیچ ماده خارجی ای نیز در بدن وجود نخواهد داشت.برای بازسازی و ترمیم غضروف این روش ، ابتدا یک ماده زیست تخریب پذیر متخلخل با خصوصیات عمومی مشابه بافت غضروفی تهیه و سنتز می شود. سپس سلولهای غضروفی (کندروسیت ها) از محل مفصلی جداسازی و بر ماده موردنظر کشت داده می شوند.
حضور این ماده زیست تخریب پذیر موجب رشد و تخریب سلولها در سه بعد (نه به صورت یک بعدی یا دوبعدی ) شده و باعث می شود تا زمان بازسازی کامل بافت، به عنوان یک داربست نیروهای اعمالی به محل آسیب دیده را تحمل کند.
شرایط کشت سلولی باید به شکلی باشد که محیطی مشابه اطراف بافت سلولی در خارج از بدن ایجاد شود. برای ایجاد این محیط باید پارامترهایی همچون دما، فشار هیدروستاتیک ، اکسیژن ، PHو قابلیت نفوذ یونی را به طور همزمان بهینه سازی و کنترل کرد تا تغذیه سلولها به بهترین شکل و با سرعت انجام گیرد.
در واقع با کنترل پارامترهای ذکر شده می توان سرعت و میزان تشکیل بافت جدید را بهبود بخشید که البته کنترل این عوامل به طور همزمان کار مشکلی است.

محیط مناسب برای تشکیل بافت جدید و شبیه سازی رشد سلولی در غضروف مفصلی ، باید چه مشخصاتی داشته باشد؛
همان گونه که اشاره شد برای آن که شبیه سازی مناسبی برای تغذیه و رشد سلولهای کندروسیت در خارج از بدن ایجاد شود باید از یک بستر سه بعدی که همان ماده زیست تخریب پذیر متخلخل است به منظور کشت سلولهای کندروسیت استفاده کرد، چراکه نه تنها موجب می شود رشد سلولی در همه جهات صورت گیرد، نه در پهنا یا درازا، بلکه در نهایت نیز بافت جدید تشکیل شده تشابه بیشتری با بافت اصلی داشته باشد.
ماده زیست تخریب پذیر متخلخل باید خصوصیات مکانیکی مشابه بافت اصلی داشته باشد تا بتواند نیروهای وارده از مفاصل را تحمل کند و فرصت تکثیر و ترمیم را برای سلولها فراهم کند.
ماده مورد استفاده به عنوان بستر سلولی باید زیست تخریب پذیر باشد تا اولا همزمان با تشکیل بافت جدید تخریب شود و ثانیا محصولات تخریب آن اثرات سمی نداشته باشند و با کنترل و بهینه سازی همزمان عوامل محیطی همچون PH، دما، فشار هیدروستاتیک ، اکسیژن و قابلیت نفوذ یونی شبیه سازی مناسبی در محیط آزمایشگاهی و خارج از بدن (In vitro)ایجاد کرد.

رشد غضروف مفصلی در محیط آزمایشگاهی در مقایسه با شرایط داخل بدن چگونه ارزیابی می شود؛
با توجه به آن که غضروف مفصلی شامل ترکیباتی همچون کلاژن و پروتئوگلایکن می شود و میزان آن نیز در غضروف سالم مشخص است ، برای ارزیابی میزان تشکیل بافت جدید در محیط آزمایشگاهی مقادیرکلاژن و پروتئوگلایکن در فواصل زمانی مختلف اندازه گیری و با بافت اصلی مقایسه می شود.
همچنین با توجه به آن که سرعت تشکیل بافت جدید نیز اهمیت دارد، مقدار تولید لاکتیک در فواصل زمانی مختلف اندازه گیری می شود.
لاکتیک ترکیبی است که در یک فرآیند غیرهوازی بر اثر متابولیسم سلولهای غضروفی تولید می شود و میزان و سرعت تشکیل آن می تواند بیانگر میزان و سرعت تشکیل بافت جدید باشد.

طرح شما هم اکنون در چه مرحله ای قرار دارد؛
با توجه به آن که آزمایش های خارج از بدن انسان ، چه در محیط آزمایشگاهی و چه در بدن حیوان تقریبا به پایان رسیده است ، به آزمایش های جامعی در بدن انسان نیاز دارد که برای این کار باید سلولهای غضروف انسانی جداسازی شود و بر ماده مورد نظر که یک ماده زیست تخریب پذیر متخلخل است ، کشت داده و سپس در محل آسیب مفصلی کاشت شود و مراحل درمانی ، مورد مطالعه قرار گیرد.

آیا استفاده از غضروف طراحی شده در این طرح ، تبعاتی هم برای شخص به همراه دارد؛
با توجه به آن که طراحی و ساخت پلیمر تخریب پذیر مورد استفاده دراین طرح به طور کامل انجام گرفته و عدم سمیت زیستی آن به اثبات رسیده ، بنابراین تا این مرحله از آزمایش های انجام شده هیچ اثر سمی و مخربی مشاهده نشده است.

طول عمر وکارایی این روش تا چه میزان است؛
از آنجا که روشهای درمانی متداولی همچون کاشت سلول و یا کاشت بافت سالم در محل آسیب دیده روشهای موثر و کاملی برای درمان آسیبهای مفصلی نیستند و عملا در هیچیک از این روشها بافت به طور کامل ترمیم نمی شود، بنابراین در روش استفاده شده در این طرح که یکی از موثرترین روشهاست ، در صورت موفقیت نهایی ، با تخریب پلیمر زیست تخریب پذیر در بدن ، بافت جدید نیز به طور همزمان تشکیل شده و در واقع کارایی اولیه بافت غضروف مفصلی به طور کامل به آن بازگردانده می شود.

آیا این طرح برای استفاده های انسانی کاربردی شده است؛
این طرح در مراحل پایانی آزمایش های حیوانی قرار دارد و با تکمیل آن ، آزمایش های انسانی آغاز خواهد شد. در صورت موفقیت نتایج می توان به صورت کاربردی از آن استفاده کرد، اما در حال حاضر این امکان وجود ندارد.

آیا می توان گفت طرح شما در صورت نهایی شدن ، موفقیت در ساخت غضروف مصنوعی تلقی می شود؛
انجام این طرح به معنای ساخت غضروف مصنوعی نیست ، بلکه به معنای بازسازی و ترمیم غضروف در خارج از بدن و در مرحله آزمایش های حیوانی است.
در واقع استفاده از غضروف مصنوعی برای درمان آسیبهای غضروفی تقریبا روشی منسوخ شده است و آنچه اهمیت فوق العاده ای دارد، بازسازی غضروف با استفاده از روشهای موثرتر است.
انجام این طرح به آن معناست که بازسازی غضروف به روش مهندسی بافت برای اولین بار در ایران صورت گرفته است ، چرا که روشهای دیگری برای این کار استفاده شده اند که البته نتایج هر یک قابل بحث است.
در واقع وجه تفاوت این طرح با دیگر کارهای انجام شده در سطح کشور، در روش استفاده شده برای بازسازی غضروف و میزان بازسازی آن است.
کما این که روش مهندسی بافت در دنیا یکی از جدیدترین روشها برای بازسازی بافتهای مختلف است و به لحاظ اثربخشی بیشتر این روش در درمان بافت آسیب دیده ، توجه بیشتری به خود معطوف کرده است.
چنین طرحی از این نظر که درآن بازسازی غضروف مفصلی به روش مهندسی بافت تا مرحله حیوانی صورت گرفته است ، اهمیت پیدا می کند و گرچه نتایج این طرح به وسیله دانشگاه آکسفورد انگلستان نیز تایید شده ، اما این به آن معنی نیست که چنین کاری برای اولین بار در دنیا انجام شده است.