دانشمندان با فناوری چاپ سه‌بعدی، پوست زنده دارای عروق خونی ساختند

پژوهشگران مؤسسه‌ی پلی‌تکنیک رنسلیر آمریکا روشی برای چاپ سه‌بعدی پوست زنده‌ی حاوی عروق خونی توسعه داده‌اند. این پیشرفت که به‌تازگی در مجله‌ی Tissue Engineering Part A منتشر شده، گامی مهم در مسیر ایجاد پیوندهایی است که شباهت بیشتری به پوست طبیعی بدن دارد. پنکاج کاراندی، استاد مهندسی شیمی و بیولوژی و عضو مرکز مطالعات بین رشته‌ای و بیوتکنولوژی (CBIS) که هدایت این پژوهش را برعهده داشته است، می‌گوید:

در حال حاضر، چیزی که به‌عنوان یک محصول بالینی در دسترس قرار دارد، بیشتر شبیه یک نوار چسب فانتزی است. این محصول تاحدودی موجب تسریع در بهبود زخم می‌شود اما درنهایت می‌افتد و هرگز واقعا با سلول‌های میزبان ادغام نمی‌شود.

یکی از موانع مهم بر سر راه ادغام، فقدان سیستم عروقی عملکردی در این پیوندهای پوستی است. کاراندی چندین سال است که روی این چالش کار می‌کند و پیش از این در یکی از مقالات خود نشان داد که پژوهشگران می‌توانند دو نوع از سلول‌های زنده انسانی را بگیرند و آن‌ها را به جوهر زیستی تبدیل کرده و به شکل ساختار پوست‌مانندی چاپ کنند. از زمان انتشار آن مقاله، گروه او درحال همکاری با پژوهشگران دانشکده‌ی پزشکی ییل بوده‌اند تا بتوانند عروق خونی را نیز در این ساختار بگنجانند.

پژوهشگران در مقاله‌ی خود نشان می‌دهند که اگر آن‌ها عناصر کلیدی (سلول‌های اندوتلیال انسانی که درون عروق خونی را می‌پوشاند و سلول‌های پریسایت انسانی که اطراف سلول‌های اندوتلیال می‌پوشانند) را به کلاژن حیوانی و دیگر سلول‌های ساختاری اضافه کنند که به‌طور معمول در پیوند پوستی وجود دارند، سلول‌ها با هم ارتباط برقرار کرده و ساختاری عروقی طی چند هفته ایجاد می‌شود. کاراندی می‌گوید: «بیولوژی بسیار پیچیده‌تر از سیستم‌های ساده‌ای است که ما در آزمایشگاه می‌سازیم.»

هنگامی که پژوهشگران دانشکده‌ی پزشکی ییل این ساختار را به موش پیوند زدند، عروق خونی پوست چاپ‌شده شروع به برقراری ارتباط کرد و به عروق خونی خود موش متصل شد. کاراندی می‌گوید:

این امر بسیار مهم است زیر ا ما می‌دانیم که واقعا انتقال خون و مواد مغذی به پوست پیوندی وجود دارد و پیوند را زنده نگه می‌دارد.

برای اینکه این رویه در سطح بالینی قابل استفاده باشد، پژوهشگران باید با استفاده از ابزاری مانند کریسپر سلول‌های اهدایی را چنان ویرایش کنند که عروق خونی بتواند در بدن بیمار تلفیق و مورد پذیرش واقع شود. کاراندی می‌گوید:

ما هنوز در آن مرحله قرار نداریم ولی قدمی نزدیک‌تر شده‌ایم.

دیپاک وشیست، مدیر CBIS می‌گوید:

این پیشرفت چشمگیر، پتانسیل قابل‌توجه چاپ سه‌بعدی را در زمینه‌ی پزشکی دقیق نشان می‌دهد که در آن راه‌حل‌های درمانی را می‌توان متناسب با موقعیت و درنهایت به‌طور اختصاصی برای هر بیمار طراحی کرد. این نمونه‌ی کاملی از تلاش مهندسان مؤسسه‌ی رنسلیر برای حل چالش‌های مرتبط با سلامت انسان‌ها است.

کاراندی می‌گوید، برای پرداختن به چالش‌های مربوط به بیماران دچار سوختگی که در آن‌ها پایانه‌های عروقی و عصبی نیز از بین می‌رود، باید پژوهش‌های بیشتری انجام شود. اما بافت پیوندی که گروه او توسعه داده‌ است، به پژوهشگران کمک می‌کند تا درزمینه‌ی درمان افرادی که بافت‌های آن‌ها حالت جداشده دارد، مانند زخم‌های دیابتی یا زخم بستر، کاری انجام دهند. کاراندی در این رابطه توضیح می‌دهد:

پیوندهای یادشده برای این گروه از بیماران عالی هستند زیرا زخم‌ها معمولا در نقاط مشخصی از بدن دیده می‌شوند و با قطعات کوچک‌تری از پوست مشکل آن‌ها حل می‌شود. بهبود زخم معمولا در بیماران دیابتی طول می‌کشد و این محصول می‌تواند به تسریع روند یادشده نیز کمک کند.