شبیه‌ساز بیماری انسان
این شبیه‌ساز به دانشمندان این امکان را می‌دهد که بدون هیچ‌گونه خطری برای انسان، داروها را تست کرده و بررسی کنند که چه چیزی در بروز بیماری‌ها مؤثر است.
دستگاهی کوچک‌تر از یک جعبه کفش بچگانه را تصور کنید که بتواند هر بیماری انسانی را در چندین اعضای مختلف شبیه‌سازی کند یا داروهای جدید را بدون ورود به بدن تست کند و آسیبی نیز به آن وارد نکند.
دانشمندان دانشگاه نورث‌وسترن این فناوری جدید به نام Lattice یا «شبکه» را ابداع کرده‌اند تا تعاملات و ارتباطات بین حداکثر هشت کشت بافت اندام منحصربه‌فرد (سلول‌های یک اندام انسانی) را برای مدت‌زمان طولانی بررسی کنند. آن‌ها قصد دارند با استفاده از این ابزار، نحوه واکنش اندام‌های واقعی را تکرار کنند. این‌یک پیشرفت بزرگ نسبت به دستگاه‌های کشت بافت درون آزمایشگاهی فعلی (in vitro) است که فقط می‌توانند دو کشت سلولی را به‌طور هم‌زمان مطالعه کنند.
مطلب مرتبط: نگاهی بر انواع سلول ، سازندگان حیات
هدف «شبکه» این است که اتفاقات درون بدن را شبیه‌سازی کند تا به‌عنوان‌مثال بتوان تحلیل کرد که چگونه چاقی ممکن است بر یک بیماری خاص تأثیر بگذارد؛ به چه دلیل عملکرد و نحوه متابولیسم داروها در بدن زنان و مردان متفاوت است؛ یا چه چیزی در ابتدا باعث بروز یک بیماری خاص می‌شود که درنهایت بر روی چندین عضو تأثیر می‌گذارد.
جولی کیم، دانشمند سرشناس و استاد زنان و زایمان دانشگاه فاینبرگ در نورث‌وسترن گفت: وقتی چیزی درون بدن رخ می‌دهد، نمی‌دانیم به‌اصطلاح چه کسی با چه کسی صحبت می‌کند (به‌صورت عامیانه: کی با کی کار داره)، در حال حاضر، دانشمندان از ظروفی استفاده می‌کنند که حاوی یک یا دو نوع سلول هستند و سپس تحقیقات و تجزیه‌وتحلیل عمقی را انجام می‌دهند، اما «شبکه» پیشرفت قابل‌توجهی است. این پلتفرم برای شبیه‌سازی آنچه در داخل بدن رخ می‌دهد، بسیار مناسب‌تر است زیرا می‌تواند به‌صورت هم‌زمان عملکرد بسیاری از اندام‌ها را شبیه‌سازی کند.
جزئیات این فناوری جدید در تاریخ ۳ اکتبر در مجله “Lab on a Chip” منتشرشده است.
شبیه‌ساز بیماری چالش‌زای خود را انتخاب کنید!
دستگاه مایکروفلوئید دارای یک سری کانال و پمپ است که باعث می‌شود جریان (خون شبیه‌سازی‌شده) بین هشت منبع جریان یابد. یک کامپیوتر متصل به «شبکه» به‌طور دقیق کنترل می‌کند که چه مقدار جریان از هر منبع، کجا و چه زمانی عبور می‌کند. بسته به اینکه دانشمند می‌خواهد چه چیزی را آزمایش کند، می‌تواند هر منبع را با هورمون، بافت، عامل بیماری‌زا یا داروی متفاوتی پر کند.
مطلب مرتبط: هورمون چیست | انواع، عملکرد و ناهنجاری‌ها
به‌عنوان‌مثال، آزمایشگاه جولی کیم از «شبکه» برای مطالعه سندرم تخمدان پلی‌سیستیک (PCOS) استفاده می‌کند که وضعیتی مشخص است و با عدم تعادل هورمون‌های تولیدی تخمک و مشکلات متابولیسم همراه است. دانشمندان هنوز نمی‌دانند چگونه یا به چه صورت PCOS شکل می‌گیرد. این بیماری اگرچه تخمک را تحت تأثیر قرار می‌دهد، اما اعضای دیگر بدن نیز به مقدار زیادی تحت تأثیر قرار می‌گیرند.
مطلب مرتبط: چرخه قاعدگی | چیستی، فیزیولوژی، مراحل و علائم
کیم گفت: کاری که ما می‌توانیم با Lattice انجام دهیم این است که شروع به بررسی و کنترل کنیم که کدام اندام، عامل بیماری است و سپس حتی می‌توانیم آن را سفارشی‌سازی کنیم.
بنابراین، در یک آزمایش، ممکن است با یک تخمک PCOS شروع کرده و ببینیم که چگونه کبد یا عضلات را تحت تأثیر قرار می‌دهد. آزمایش دیگر می‌تواند بررسی کند که آیا میزان بالای انسولین در یک بیماری سبب می‌شود ارگان‌های مختلف رفتاری نامنظم داشته باشند؟ درنهایت ما قادر خواهیم بود بافت‌ها را به‌صورت دقیق کنترل و سفارشی‌سازی کنیم.
بررسی پیش بالینی آزمایش‌ها
روش فعلی آزمایش داروهای جدید به این صورت است که ابتدا در آزمایشگاه و در یک محیط مصنوعی (in vitro) کشت‌شده و سپس در مدل‌های حیوانی آزمایش و درنهایت به آزمایش‌های بالینی در انسان منتهی می‌گردد.
کیم گفت: آزمایشی به‌عنوان واسط بین آزمایش بر روی حیوانات و آزمایش‌های بالینی انسانی، اجرانشده است و ما متوجه شدیم که بسیاری از داروها بر روی انسان پاسخ نداده و ناموفق عمل می‌کنند. شبکه می‌تواند پل قابل قبولی بین آزمایش‌های حیوانی با آزمایش‌های بالینی در انسان باشد، زیرا ما می‌توانیم داروهایی که قبلاً بر روی حیوانات آزمایش‌شده و نتایج مثبتی داشته‌اند را آزمایش نموده و بی‌خطر بودن آن‌ها برای بافت‌های انسانی را بررسی نماییم.
Lattice می‌تواند طولانی‌تر از سایر دستگاه‌های آزمایشگاهی آزمایش شود
کیم گفت، کشت‌های سلولی اولیه استاندارد در ظروف آزمایشگاهی کنونی، مدت زیادی دوام نمی‌آورند؛ اما «شبکه» با فراهم کردن محیط‌های تازه (خون شبیه‌سازی‌شده) برای کشت‌ها و از بین بردن ضایعات از طریق پمپاژ در هر یک از هشت منبع طراحی‌شده سبب شده تا بافت‌ها بیشتر زنده بمانند. کیم گفت دانشمندان این سیستم را تا 28 روز آزمایش کرده و امیدوارند که این سیستم مدت‌زمان بیش‌تری نیز پاسخ دهد.
مطلب مرتبط: خون چیست؟ اجزا، وظایف و ناهنجاری ها – به زبان ساده
کیم گفت: برای مثال، چاقی یکی از عوامل خطر اصلی برای سرطان آندومتر (لایه‌ای پوششی که سطح داخلی رحم را می‌پوشاند) است. ما هرگز نمی‌توانیم تأثیر عوامل خطر را با استفاده از روش کشت در محیط مصنوعی، موردمطالعه قرار دهیم، زیرا آن‌ها به کشت‌های طولانی‌مدت نیاز دارند. در Lattice، می‌توانیم بررسی کنیم که چگونه چربی به‌طور مستقیم برای مدت طولانی‌تری روی آندومتر تأثیر می‌گذارد و برخی تغییرات اولیه را که در سلول‌های آندومتر رخ می‌دهد، بررسی کنیم.
کاربر پسند برای استفاده تحقیقاتی گسترده
Lattice یا «شبکه»، نسخه دوم EVATAR است که توسط ترزا وودراف، یکی از اعضای هیئت‌علمی سابق نورث‌وسترن و یکی از نویسندگان مطالعه اختراع‌شده است.
EVATAR یک دستگاه تناسلی زنانه مینیاتوری است که دانشمندان را قادر می‌سازد تا آزمایش‌های موردنیاز داروهای جدید را برای ایمنی و اثربخشی بر روی دستگاه تناسلی زنان انجام دهند. «شبکه» که برای مطالعه بر روی بسیاری از بیماری‌ها در مردان و زنان ساخته‌شده، ارزان‌تر و کاربرپسندتر است. کیم گفت امیدوار است این دستگاه، استفاده گسترده‌ای را در زمینه‌های تحقیقاتی و دارویی فراهم کند.
کیم گفت: از زمان ساخت EVATAR، ما می‌خواستیم چیزی کاربرپسند بسازیم، بنابراین شما برای مونتاژ یا عیب‌یابی آن نیازی به مهندسان ندارید. ما می‌خواستیم استفاده از آن به‌آسانی استفاده از تلفن هوشمند باشد – آن را از جعبه خارج، روشن و از آن استفاده کنید – تا محققان بتوانند داده‌ها را دریافت کنند و زمان زیادی را صرف نحوه کار با آن در آزمایشگاه خود نکنند.
عنوان مطالعه یک دستگاه میکروفلوئیدی جدید برای مدل‌سازی فیزیولوژی و بیماری: پلتفرم Lattice است. این مطالعه با همکاری دانشمندان دانشگاه ایلینویز شیکاگو، دانشگاه راتگرز و دانشگاه ایالتی میشیگان انجام شد. هانس کامپو، عضو پسادکتری در آزمایشگاه کیم در دانشگاه نورث‌وسترن، نویسنده اول این مطالعه است.
