تهیه پرینت سه‌بعدی از پوست زنده یکی از پیشرفت‌های قابل‌توجه در زمینه اجرای پیوند برای بیماران مبتلا به امراض پوستی محسوب می‌شود. محققان موسسه Rensselaer Polytechnic به توسعه روشی جهت تهیه پرینت سه‌بعدی از پوست به‌همراه کلیه رگ‌های خونی آن پرداخته‌اند. نتایج این پژوهش طی روز 1 نوامبر و در نشریه Tissue Engineering Part A به‌صورت آنلاین منتشر شد. دستاورد مذکور به منزله پیشرفتی قابل‌توجه در زمینه اجرای پیوندهایی است که از شباهت بیش‌تری با پوست طبیعی بدن برخوردار هستند.
پانکا کاراند؛ استادیار مهندسی شیمی و بیولوژی و عضو مرکز بیوتکنولوژی و مطالعات میان‌رشته‌ای (CBIS) و سرپرست تیم تحقیقاتی موسسه Rensselaer گفت: “آن چیزی که هم‌اکنون به‌عنوان یک محصول بالینی قابل دسترس است؛ بیش‌تر به یک باند دستی شباهت دارد. این محصول، تسریع فرآیند بهبودی زخم را امکان‌پذیر نموده و نهایتا از بین خواهد رفت. لذا این پوست مصنوعی در واقع هرگز با سلول‌های میزبان ادغام نخواهد شد.” یکی از موانع موجود در زمینه یکپارچه‌سازی بافت این است که پیوندهای پوستی فاقد سیستم عروقی کارآمد هستند.
آقای کاراند برای سال‌ها روی این چالش کار کرده است. یکی از نخستین مقالات تحقیقاتی پیش‌تر منتشر شده نشان داد که محققان می‌توانند از 2 گونه مختلف سلول‌های انسانی زنده استفاده کرده و با قرار دادن این سلول‌ها در ماده‌ای موسوم به “جوهر زیستی” اقدام به چاپ الگوی آن‌ها بر روی یک ساختار شبه‌پوستی نمایند. از آن زمان به بعد، آقای کاراند و تیم تحقیقاتی وی به منظور ادغام عروق پوستی با محققان دانشکده پزشکی Yale همکاری می‌کنند.
در این مقاله، محققان نشان می‌دهند که در صورت اضافه شدن المان‌های کلیدی (شامل سلول‌های بافتی بدن در بخش داخلی رگ‌های خونی و بافت‌های سلولی خارج مویرگی انسان که توسط یاخته‌های پوششی محافظت می‌شوند) به کلاژن حیوانی و سایر سلول‌های ساختاری معمول در پوست پیوندی، ارتباط میان سلول‌ها برقرار شده و ظرف مدت چند هفته، ساختار عروقی بیولوژیکی متناسب تشکیل می‌شود.
پانکا کاراند گفت: “ما به‌عنوان مهندسانی که در زمینه بازآفرینی زیستی فعالیت می‌کنیم؛ همواره ساختار زیستی فوق‌العاده بدن انسان را تحسین نموده و می‌دانیم که این ساختار در مقایسه با سیستم‌های ساده تولید شده در آزمایشگاه بسیار پیچیده‌تر است. تحلیل و درک این پیچیدگی‌های بیولوژیکی و نزدیک شدن تدریجی به ماهیت حقیقی آن‌ها در طبیعت، پدیده‌ای شگفت‌آور و در عین‌حال مسرت‌بخش است.”
هنگامی‌که تیم تحقیقاتی دانشکده Yale اقدام به پیوند زدن این محصول بر روی گونه خاصی از موش‌ها نمودند؛ عروق موجود در پوست پرینت گرفته شده توسط تیم موسسه Rensselaer با عروق پوستی بدن موش‌ها ارتباط برقرار کردند. به گفته آقای کاراند، “این پدیده بسیار مهم است؛ زیرا می‌دانیم که جریان یافتن خون و موادغذایی در بافت پیوندی حقیقتا برای ادامه حیات آن ضروری خواهد بود.”
به منظور فراهم نمودن امکان استفاده از این محصول در سطح بالینی، محققان بایستی قادر به ویرایش سلول‌های اهداکننده با استفاده از تکنیکی مشابه فناوری CRISPR باشند. بدین‌ترتیب امکان یکپارچه‌سازی عروق و پذیرش بافت پیوندی از سوی بدن بیمار فراهم می‌شود.
آقای کاراند اعلام کرد: “ما هنوز در این مرحله قرار نداریم؛ اما به آن یک قدم نزدیک‌تر شده‌ایم.”
دیپاک واشیش؛ ریاست مرکز CBIS خاطرنشان می‌کند: “این پیشرفت قابل‌توجه، پتانسیل وسیع پرینت زیستی سه‌بعدی در کاربردهای پزشکی دقیق را نمایان می‌کند؛ حوزه‌ای که در آن می‌توان ایده‌ها را برای موقعیت‌های خاص و نهایتا افراد مختلف تنظیم کرد. این پدیده، نمونه‌ای ایده‌آل از نحوه مواجهه مهندسان موسسه Rensselaer با چالش‌های مرتبط با سلامت انسان و شیوه حل‌وفصل آن‌ها به‌شمار می‌رود.”
به گفته آقای کاراند، رفع چالش‌های مرتبط با بیماران دچار سوختگی که پایانه‌های عروقی و عصبی آن‌ها نابود شده است؛ مستلزم اجرای اقدامات بیش‌تری خواهد بود. اما بافت پیوندی تولید شده توسط تیم تحقیقاتی وی به محققان در زمینه رفع برخی مشکلات گسسته‌تر نظیر جراحات ناشی از بیماری‌های دیابت یا فشار خون کمک می‌کند. آقای کاراند معتقد است که بافت مذکور برای این دسته از بیماران ایده‌آل خواهد بود؛ زیرا زخم‌ها معمولا در قسمت‌های ویژه‌ای از بدن مشاهده می‌شوند و با تکه‌های کوچک‌تر پوست نیز قابل ترمیم هستند. فرآیند بهبودی زخم‌ها در بیماران دیابتی معمولا مدت بیش‌تری زمان خواهد برد. استفاده از بافت پیوندی می‌تواند به تسریع این فرآیند کمک نماید.
کارولینا کاتارینو؛ دانشجوی دکترای مهندسی شیمی و بیولوژی یکی از اعضای تیم تحقیقاتی آقای کاراند در موسسه Rensselaer به‌شمار می‌رود. تانیا بالتازار؛ محقق پسا-دکترا (یکی از افرادی که پیش‌تر در موسسه Rensselaer بر روی این پروژه کار کرده است)، دکتر جردن پابر؛ استاد ایمونوبیولوژی و مارک سالتزمن؛ استاد مهندسی زیست‌پزشکی؛ اعضای تیم تحقیقاتی دانشکده Yale را تشکیل می‌دهند.
موسسه ملی بهداشت با تخصیص اعتبار به این کار تحقیقاتی از آن حمایت کرد.
