چاپ کلیه و کبد در فضا برای اولین بار
برای نخستین بار، دانشمندان برای غلبه بر گرانش، بافتهای کلیه و کبد را در فضا چاپ کردند.
هر اندام در بدن انسان به آرایش بسیار دقیق سلولها وابسته است. برای مثال، سلولهای کبد، سلولهای کلیه و بافتهای پشتیبان آنها باید در جایگاههای درست خود قرار بگیرند تا اندام بتواند به درستی عمل کند.
به نقل از آیای، بازآفرینی این سازماندهی سلولی به یکی از بزرگترین چالشهای چاپ زیستی (Bioprinting) تبدیل شده است؛ فناوریای که در آن دانشمندان از سلولهای زنده بهعنوان «جوهر زیستی» استفاده میکنند تا ساختارهای زیستی را لایهبهلایه بسازند.
اکنون آزمایش جدیدی در ایستگاه فضایی بینالمللی (ISS) نشان میدهد که شرایط ریزگرانش میتواند به رفع بخشی از این مشکل کمک کند.
شرکت Auxilium Biotechnologies مستقر در کالیفرنیا با استفاده از یک چاپگر زیستی مداری، با موفقیت بافتهایی حاوی سلولهای انسانی کلیه، کبد و غضروف را در فضا تولید کرد؛ دستاوردی که نخستین گزارش از تولید بافتهای کلیه و کبد در خارج از زمین محسوب میشود.
اگرچه در این ماموریت اندامهای قابل پیوند تولید نشد، اما نتایج نشان داد که ریزگرانش میتواند به توزیع یکنواختتر سلولها در سراسر بافتهای چاپشده کمک کند؛ موضوعی که گامی مهم در مسیر تولید بافتهای زنده و سایر ساختارهای زیستی پیچیده در فضا به شمار میرود.
چرا پژوهشگران برای حل یک مشکل زمینی به فضا رفتند؟
چاپ زیستی طی دهه گذشته پیشرفت چشمگیری داشته و این امید را ایجاد کرده است که دانشمندان در آینده بتوانند بافتهایی برای پزشکی بازساختی، مطالعه بیماریها و آزمایش داروها تولید کنند. با این حال، یک مانع همچنان بهسختی قابل رفع بوده است: گرانش.
زمانی که سلولها و ذرات میکروسکوپی با جوهر زیستی مخلوط میشوند، نیروی گرانش باعث میشود این ذرات به تدریج جابهجا شده و تهنشین شوند. در نتیجه، برخی بخشهای بافت با تراکم زیاد سلولها مواجه میشوند، در حالی که بخشهای دیگر سلولهای بسیار کمی دارند.
این پدیده شبیه فرو رفتن بلوبریها در خمیر مافین پیش از پختن آن است. اما در اندامهای زنده، انواع مختلف سلولها باید دقیقا در موقعیتهای مشخصی قرار بگیرند. اگر سلولها بهطور نامتوازن توزیع شوند یا در جای اشتباه قرار بگیرند، بافت ممکن است عملکرد طبیعی خود را از دست بدهد.
پژوهشگران شرکت Auxilium نخستین بار هنگام توسعه ایمپلنتهای ترمیم عصب با این مشکل روبهرو شدند؛ محصولاتی که برخی از نسخههای آنها هماکنون در مرحله کارآزمایی بالینی قرار دارند.
هدف این شرکت آن بود که ذرات حاوی دارو به طور یکنواخت در سراسر ایمپلنت توزیع شوند تا اعصاب در حال ترمیم، بهطور مداوم ترکیبات بازسازیکننده دریافت کنند. اما از آنجا که این ذرات تحت تأثیر گرانش زمین تهنشین میشدند، پژوهشگران بررسی کردند که آیا ریزگرانش میتواند کنترل بهتری بر محل قرارگیری آنها فراهم کند یا خیر.
برای کاهش اثر تهنشینی ناشی از گرانش، Auxilium در سال ۲۰۲۴ چاپگر زیستی مداری AMP-1 را به ایستگاه فضایی بینالمللی ارسال کرد. ماموریت اخیر این پروژه را از تولید ایمپلنتهای پزشکی به ساخت بافتهای زیستی گسترش داد.
پژوهشگران موسسه پزشکی بازساختی ویک فارست سلولهای انسانی کلیه و کبد و همچنین طرحهای مهندسی بافت را فراهم کردند و تیم Auxilium نیز سکوی تولید مداری را که قادر به ساخت این بافتها در شرایط ریزگرانش بود، در اختیار پروژه قرار داد.
تولید همزمان چندین بافت و محصول پزشکی در یک ماموریت
در جریان این ماموریت، چاپگر زیستی AMP-1 با استفاده از جوهرهای زیستی ویژه حاوی سلولهای زنده، بافتهای کلیه، کبد و غضروف را در ایستگاه فضایی بینالمللی تولید کرد.
مهندسان از طریق دوربینهای نصبشده روی دستگاه، عملکرد چاپگر را از زمین زیر نظر داشتند و در صورت نیاز میتوانستند دستورالعملهای جدیدی برای اصلاح فرایند چاپ در طول ماموریت ارسال کنند.
این شرکت همچنین اعلام کرد که این ماموریت نخستین نمایش موفق یک سکوی مقیاسپذیر تولید زیستی چندمنظوره در مدار زمین بوده است.
برخلاف بسیاری از آزمایشهای پیشین تولید در فضا که تنها بر یک محصول یا یک نمونه آزمایشی متمرکز بودند، این ماموریت نشان داد که یک سامانه خودکار میتواند در یک چرخه عملیاتی، انواع مختلفی از بافتها و محصولات پزشکی قابل کاشت را تولید کند.
بافتها و ایمپلنتهای تولید شده، به زمین بازگردانده شدند.
دانشمندان اکنون در حال بررسی نمونههای بازگشته به زمین هستند تا بهتر درک کنند که ریزگرانش چگونه بر کیفیت بافتها و آرایش سلولها تاثیر گذاشته است.
با وجود این موفقیت، پژوهشگران هنوز فاصله زیادی تا چاپ اندامهای کامل و عملکردی برای پیوند دارند. ساختارهای تولیدشده در این ماموریت، بافتهای آزمایشی بودند و نه اندامهای کاملی که بتوان آنها را به بیماران پیوند زد.
بنابراین، این دستاورد را باید گامی اولیه دانست، نه یک تحول فوری در پزشکی. استفاده از بافتهای تولید شده در فضا برای درمان بیماران احتمالا سالها زمان خواهد برد و پژوهشگران همچنان باید نشان دهند که این روش نسبت به تولید روی زمین مزیتهای مشخصی دارد.
با این حال، نتایج این پژوهش شواهد قانعکنندهای ارائه میدهد که حذف اثر گرانش در فرایند تولید میتواند به حل مشکل قرارگیری دقیق سلولها در جای مناسب خود کمک کند.
نظر شما