برچسب: سلامت

مطالعه جدیدی که اواخر ژانویه منتشر شد نشان داد کودکان مبتلا به ناشنوایی ارثی به لطف نوعی ژن درمانی شنوایی خود را بازیافتند.

در یک کارآزمایی بالینی، که توسط محققانی از Mass Eye and Ear، بیمارستانی تخصصی در بوستون رهبری میشد، شش کودک که نوعی ناشنوایی ژنتیکی به نام DFNB9 داشتند مورد بررسی قرار گرفتند.

این ناشنوایی ناشی از جهش در ژن OTOF است. به گفته محققان، این جهش قادر به تولید پروتئینی به نام اتوفرلین نیست که برای انتقال سیگنال های صوتی از گوش به مغز ضروری است.

این آزمایش (که در دسامبر 2022 آغاز شد) در بیمارستان چشم و گوش و حلق و بینی دانشگاه فودان در شانگهای انجام شد و شامل استفاده از یک ویروس غیرفعال حامل یک نسخه فعال ژن OTOF بود.

این دارو با دقت به گوش داخلی شش کودک در دوزهای مختلف وارد شد و آنها به مدت 26 هفته مشاهده شدند. نتایج منتشر شده در The Lancet نشان داد که پنج کودک از شش کودک که به عنوان ناشنوایی کامل طبقه بندی شده بودند، شنوایی خود را “و توانایی بازیابی شده برای انجام مکالمه عادی” بازیابی کردند.

محققان می گویند این اولین کارآزمایی بالینی انسانی است که از ژن درمانی برای درمان این عارضه استفاده می کند، با بیشترین بیماران درمان شده و طولانی ترین دوره پیگیری.

ژن درمانی

دکتر ژنگ یی چن، دانشیار در آزمایشگاه Eaton-Peabody در Mass Eye and Ear و دانشیار گوش و حلق و بینی – جراحی سر و گردن در دانشکده پزشکی هاروارد، به گفت: “برای ما، این واقعاً یک نقطه عطف است. ما کاملاً هیجان زده هستیم. این تأثیر بسیار زیادی در زمینه خواهد داشت.”

• کشف یک سلول جدید که میتواند به رشد اندام و درمان اختلالات مادرزادی کمک کند

وی ادامه داد: “کم شنوایی افراد زیادی را تحت تاثیر قرار می دهد و تا به حال هیچ داروی مورد تایید FDA برای درمان هر نوع کم شنوایی از جمله کم شنوایی عمومی وجود ندارد. بنابراین، این اولین باری است که میتوان از یک نوع کاملاً جدید رویکرد ژن درمانی برای درمان کودکانی که کاملاً ناشنوا هستند و عملکرد شنوایی خود را بازیابی کرد، استفاده کرد.”

چن گفت که وقتی کودکان قادر به شنیدن نیستند، این می تواند بر رشد آنها تأثیر بگذارد و تأثیرات طولانی مدت داشته باشد. او گفت به همین دلیل توصیه می شود که نوزادان در مدت کوتاهی پس از تولد غربالگری شنوایی انجام دهند. ارتباط برای رشد کودکان ضروری است. اگر کودکان نتوانند بشنوند یا نتوانند ارتباط برقرار کنند، به خصوص در سه سال اول زندگی، رشد مغز آنها در واقع به شدت تحت تاثیر قرار می گیرد.

چن گفت گام های بعدی گسترش مطالعه برای ثبت نام بیماران بیشتر برای یک کارآزمایی بالینی بزرگتر و پیگیری آنها برای مدت طولانی تر برای اطمینان از کارآمدی درمان است، با این امید که بتوان آن را برای درمان انواع بیشتری از ژنتیک ها گسترش داد.

یافته های کارآزمایی بالینی در 3 فوریه در نشست سالانه انجمن تحقیقات در گوش و حلق و بینی در آناهیم، کالیفرنیا ارائه خواهد شد.

این پس از گزارشی در مورد اولین فرد در ایالات متحده، پسر 11 ساله اسپانیایی منتشر می شود که تحت درمان ژن درمانی ساخته شده توسط شرکت داروسازی Eli Lilly قرار گرفت تا شکل ژنتیکی کم شنوایی خود را معکوس کند. طبق گفته پزشکان او در بیمارستان کودکان فیلادلفیا.

در ارائه راه حلی برای یک چالش رایج پزشکی، یک پروژه تحقیقاتی با بودجه دولت آلمان به موضوع عوارض پس از درمان در شکستگی استخوان پرداخته است.

حدود 10 درصد از 800000 استخوان شکسته که سالانه در بیمارستان های آلمان درمان میشوند منجر به عوارضی میشوند که باعث بستری طولانی مدت در بیمارستان و درمان های گران قیمت میشوند. تیم در این پروژه تحقیقاتی به نام SCABAEGO (Scaffold Bioactive Glass-Enhanced Osteogenesis)، یک داربست، ساختاری موقت، برای حمایت از استخوان های شکسته ایجاد کرده است.

شاهکار داربست در شکستگی استخوان

این داربست از پلیمر زیست تخریب پذیر و شیشه زیست فعال ساخته شده است. این داربست با استفاده از پرینت سه بعدی ساخته شده و می تواند برای هر اندازه ای برای محل های شکستگی استخوان سفارشی شود. قبل از این، سی تی اسکن استخوان آسیب دیده انجام می شود.

دکتر موهیت چایا، مدیر عامل BellaSeno، یک شرکت آلمانی medtech که چاپگرهای سه بعدی را ارائه می دهد، در یک بیانیه مطبوعاتی می گوید:”ما از پرینت سه بعدی استفاده می کنیم تا بتوانیم هر داربست را به صورت جداگانه و متناسب با محل شکستگی برای هر بیمار ایجاد کنیم.”

مانند یک پازل، داربست سپس با جراحی در محل شکستگی استخوان قرار می گیرد و فضای خالی را که زمانی بافت استخوانی در آن قرار داشت پر می کند. لمس نهایی پر کردن مغز استخوان خود بیمار است که از لگن یا استخوان محکم دیگری در بدن برداشت می شود.
هدف داربست پس از قرار دادن، بهبود روند بهبود استخوان، به حداقل رساندن خطرات عفونت و به طور بالقوه ساده کردن روشهای پس از درمان است.

دکتر کای بورچردینگ، رئیس واحد تجاری فناوری پزشکی و علوم زیستی در موسسه فناوری ساخت و تولید مواد پیشرفته IFAM فراونهوفر توضیح داد: “شیشه زیست فعال در داربست، PH محیط اطراف خود را تا قلیایی بالا می برد. مورد بعدی که می خواهیم بررسی کنیم، نتیجه مورد انتظار این است که مهار رشد باکتری است.”

• فعالیت مغز بدون بدن

در تماس با مایعات بدن، شیشه زیست فعال به هیدروکسی لاپاتیت، ماده ای شبیه به استخوان تبدیل می شود. به گفته دکتر توبیاس گروسنر از بیمارستان دانشگاه هایدلبرگ، شیشه فعال زیستی بطور قابل توجهی، پس از شش تا هفت سال، به طور کامل به استخوان تجزیه می شود.

به حداکثر رساندن پتانسیل درمانی

مزیت دیگر این است که تکنیک ابتکاری نیاز به جراحی دوم را که در روش های فعلی یک الزام است، از بین می برد. روش سنتی شامل استفاده از سیمان استخوان در یک عمل اولیه است که اغلب منجر به فرآیند دو ماهه تشکیل یک غشای محافظ بدن (پریوستئوم) می شود.

جراحی دوم شامل برش غشای محافظ توسط پزشک، برداشتن سیمان، پر کردن فضا با استخوان اتولوگ و بستن مجدد پریوستوم است.

تیم SCABAEGO با همکاری بیمارستان دانشگاه هایدلبرگ در حال حاضر در حال بررسی آزمایشات بالینی in vitro و in vivo هستند. این تیم میخواهد ترکیب مناسبی از مواد تشکیل دهنده داربست را پیدا کند تا آن را قویتر کند.

حتی فکر به روش کاری این هیدروژل بسیار شگفت انگیز است. اکثر افراد مبتلا به دیابت، دیابت نوع 2 دارند. این یک مشکل در نحوه کنترل قند توسط بدن است و می تواند منجر به مشکلات جدی سلامتی شود. گاهی اوقات، افراد به دلیل عوارض جانبی یا برنامه های درمانی پیچیده، داروهای خود را آنطور که باید مصرف نمی کنند.

چالش این است که این داروها معمولاً باید اغلب مصرف شوند و همه به برنامه درمانی پایبند نیستند. بنابراین، دانشمندان در حال کار بر روی ایجاد نسخه هایی از این داروها هستند که میتوانند به دفعات کمتر و شاید فقط هر چهار ماه یک بار تجویز شوند. این امر می تواند باعث شود افراد به درمان خود پایبند باشند و سلامت خود را بهبود بخشند.

این هیدروژل هر چهار ماه یک بار تزریق می شود

تیمی از محققان دانشگاه استنفورد یک هیدروژل جدید ساخته اند که حاوی داروی چهار ماهه برای یک بیمار دیابتی است. این بدان معناست که بیمار مجبور نیست روزانه داروهای دیابت مصرف کند.

این هیدروژل به اندازه کافی مایع است که به راحتی با سوزن های معمولی تزریق می شود و به اندازه کافی جامد است که به مدت چهار ماه در بدن دوام می آورد. این می تواند مصرف داروهای خود را برای افراد آسان تر کند، کیفیت زندگی بیماران را بهبود بخشد و عوارض مرتبط با مدیریت دیابت را کاهش دهد.

اریک آپل، یکی از نویسندگان این مطالعه و دانشیار علوم و مهندسی مواد در استنفورد گفت: “فقط نیاز به سه واکسن در سال باعث میشود افراد مبتلا به دیابت یا چاقی به رژیم دارویی خود پایبند باشند.”

• این ابزار خوردنی، علائم حیاتی شما را کنترل میکند

آزمایشی که در مدل حیوانی انجام شد

محققان این مطالعه را در مدل حیوانی موش انجام دادند. آنها دریافتند که فناوری جدید دارویی می تواند داروهای دیابت و کنترل وزن مانند داروهای GLP-1 را حمل کند. این داروها نه تنها قند خون را کنترل می کنند، بلکه فواید دیگری مانند کاهش خطر بیماری قلبی و کمک به کاهش وزن دارند.

محققان در مطالعه خود توضیح دادند که ذرات ریز درون هیدروژل ساختاری شبکه مانند را تشکیل می دهند. این توری دارو را نگه می دارد و زمانی که زمان پخش شدن دارو می رسد، به آرامی حل می شود و اجازه می دهد دارو به بدن تزریق شود.

اپل توضیح داد: “هیدروژل ما در طول چندین ماه مانند یک حبه قند که مولکول به مولکول در آب حل می شود، ذوب می شود.
من اغلب به توری اشاره می کنم که توسط نوعی Velcro مولکولی به هم چسبیده است که به خوبی به هم می چسبد. اما به راحتی می توان آن را از هم جدا کرد.”

حدود 500 میلیون نفر در جهان مبتلا به دیابت یا پیش دیابت هستند. تنها در ایالات متحده بیش از 130 میلیون وجود دارد. درمان دیابت سالانه حدود 400 میلیارد دلار برای دولت ایالات متحده هزینه دارد که آن را به یکی از گران ترین بیماری ها در جهان تبدیل می کند.
محققان قصد دارند طی 1.5 تا 2 سال پس از آزمایش موفقیت آمیز فناوری جدید خود در مدل خوک، آزمایشات انسانی را انجام دهند.

دستگاه جدیدی که می تواند مانند یک قرص بلعیده شود، می تواند علائم حیاتی مانند تنفس و ضربان قلب را از داخل بدن ردیابی کند. این دستگاه که در 17 نوامبر 2023 در ژورنال Device گزارش شد، می تواند راهی ساده و راحت برای مراقبت از افرادی که مستعد مصرف بیش از حد مواد افیونی هستند، ارائه دهد.

جیووانی تراورسو، نویسنده اصلی این مطالعه، دانشیار مهندسی مکانیک در MIT و متخصص گوارش در بیمارستان بریگهام و زنان میگوید: “این دستگاه میتواند به تشخیص و نظارت بر بسیاری از شرایط سلامتی بدون نیاز به مراجعه به بیمارستان کمک کند، که میتواند مراقبت های بهداشتی را در دسترستر و حمایت کننده تر برای بیماران کند.”

این دستگاه بخشی از زمینه رو به رشد دستگاه های قابل بلعیدن است که می تواند عملکردهای مختلفی را در داخل بدن انجام دهد. برخلاف دستگاه هایی که نیاز به کاشت جراحی دارند، مانند ضربان ساز، دستگاه های بلع آسان برای استفاده هستند و شامل روش های تهاجمی نیستند. به عنوان مثال، پزشکان از دوربین های کوچک قابل بلع برای انجام کولونوسکوپی استفاده می کنند که معمولاً نیاز به بستری شدن در بیمارستان دارد.

بنجامین پلس، یکی از نویسندگان مطالعه و بنیانگذار Celero Systems، یک شرکت تجهیزات پزشکی در ماساچوست، می گوید: “ایده این است که یک پزشک می تواند این کپسول ها را تجویز کند و بیمار فقط باید آنها را ببلعد. مردم به مصرف قرص عادت کرده اند و هزینه استفاده از دستگاه های بلع بسیار کمتر از انجام آزمایش های پزشکی سنتی است.”

دستگاه VM Pill و کنترل علائم حیاتی

دستگاه VM Pill با حس کردن ارتعاشات کوچک بدن مربوط به تنفس و فعالیت قلب کار می کند. این دستگاه می تواند تشخیص دهد که آیا تنفس فرد از داخل روده متوقف می شود.

برای آزمایش قرص VM، محققان آن را در معده خوک هایی که بیهوش شده بودند قرار دادند. سپس به خوک ها دوز فنتانیل دادند، یک ماده افیونی قوی که می تواند باعث نارسایی تنفسی در انسان شود. این دستگاه میزان تنفس خوک ها را به صورت واقعی اندازه گیری کرد و به محققان هشدار داد که توانستند مصرف بیش از حد را معکوس کنند.

محققان همچنین برای اولین بار این دستگاه را با دادن آن به افرادی که از نظر آپنه خواب ارزیابی شده بودند، روی انسان آزمایش کردند. این اختلال باعث قطع تنفس در هنگام خواب می شود. بسیاری از افراد مبتلا به آپنه خواب از وضعیت خود بی اطلاع هستند، تا حدی به این دلیل که تشخیص آن مستلزم گذراندن یک شب در آزمایشگاه خواب متصل به دستگاه های خارجی است که علائم حیاتی آنها را کنترل می کند.

• این میکرو ربات های گیاهی میتوانند به حفظ سلامتی شما کمک کند

پلس می گوید: “از آنجایی که ما به ایمنی مواد افیونی علاقه مندیم، متوجه شدیم که آپنه خواب علائم مشابه مشکلات تنفسی ناشی از مواد افیونی را دارد.”

محققان قرص VM را به 10 بیمار مبتلا به آپنه خواب در دانشگاه ویرجینیای غربی دادند. این دستگاه تشخیص میدهد که تنفس بیمار متوقف میشود و میزان تنفس او را با دقت 92.7 درصد کنترل میکند. در مقایسه با دستگاه های خارجی، این قرص می تواند ضربان قلب را با دقت حداقل 96 درصد کنترل کند. این آزمایش همچنین نشان داد که دستگاه بی خطر است و همه بیماران در چند روز بعد از آزمایش از دستگاه عبور کردند.

علی رضایی، یکی از نویسندگان این مطالعه و متخصص اعصاب در موسسه علوم اعصاب راکفلر، دانشگاه ویرجینیای غربی، میگوید: “کیفیت و ثبات این ضبط ها در مقایسه با مطالعات بالینی استانداردی که ما در آزمایشگاه های خواب خود انجام دادیم، عالی بود. این دستگاه ما را قادر می سازد تا علائم حیاتی بیماران را بدون سیم، سرنخ یا کادر پزشکی از راه دور کنترل کنیم، که امکان نظارت بر بیماران را در محیط طبیعی آنها به جای درمانگاه یا بیمارستان باز می کند.”

تراورسو میگوید نسخه فعلی قرص VM فقط برای یک روز در بدن باقی میماند، اما آنها روی بهبود دستگاه کار میکنند تا بتواند برای نظارت طولانیمدت بیشتر بماند. آنها همچنین امیدوارند که دستگاه را ارتقا دهند تا بتواند به طور خودکار داروها را برای معکوس کردن شرایطی مانند مصرف بیش از حد مواد افیونی پس از تشخیص علائم، تحویل دهد.

به گفته تراورسو، این وسیله قابل بلعیدن می تواند در شرایط مختلف در آینده مانند مصرف بیش از حد مواد افیونی، مشکلات تنفسی و مشکلات قلبی مفید باشد.

دانشمندان بدون استفاده از اسپرم، تخمک یا رحم، موجودی را پرورش داده اند که شباهت زیادی به جنین انسان اولیه دارد.

تیم موسسه Weizmann می گویند که “مدل جنین” آنها که با استفاده از سلول های بنیادی ساخته شده است، شبیه یک نمونه کتاب درسی از یک جنین واقعی 14 روزه است.

حتی هورمون هایی ترشح کرد که آزمایش بارداری را در آزمایشگاه مثبت کرد. جاه طلبی مدل های جنینی ارائه راهی اخلاقی برای درک اولین لحظات زندگی ما است. هفته های اول پس از بارور شدن تخمک توسط اسپرم، دوره ای از تغییرات چشمگیر است. از مجموعه ای از سلول های نامشخص به چیزی که در نهایت در اسکن نوزاد قابل تشخیص می شود.

این زمان حیاتی منبع اصلی سقط جنین و نقایص مادرزادی است اما به خوبی شناخته نشده است.

پروفسور جاکوب هانا، از موسسه علوم ویزمن، به من می گوید: “این یک جعبه سیاه است و کلیشه ای نیست. دانش ما بسیار محدود است.”

مواد اولیه برای پرورش جنین انسان اولیه

تحقیقات روی جنین از نظر قانونی، اخلاقی و فنی بسیار مشکل است. اما اکنون میدانی به سرعت در حال توسعه وجود دارد که شبیه رشد جنین طبیعی است.

این تحقیق که در مجله Nature منتشر شده است، به عنوان اولین مدل جنین “کامل” برای تقلید از تمام ساختارهای کلیدی که در جنین اولیه پدیدار می شوند، توصیف شده است.

پروفسور هانا میگوید: “این واقعاً یک تصویر کتاب درسی از جنین 14 روزه انسان است که «قبلاً انجام نشده است”.

به جای اسپرم و تخمک، ماده اولیه سلول های بنیادی ساده بود که برای به دست آوردن پتانسیل تبدیل شدن به هر نوع بافتی در بدن، دوباره برنامه ریزی شدند. سپس از مواد شیمیایی برای تحریک این سلولهای بنیادی برای تبدیل شدن به چهار نوع سلول که در مراحل اولیه جنین انسان یافت میشوند، استفاده شد:

• سلول های اپی بلاست، که به جنین مناسب (یا جنین) تبدیل می شوند.
• سلول های تروفوبلاست که به جفت تبدیل می شوند
• سلول های هیپوبلاست که تبدیل به کیسه زرده حمایتی می شوند

در مجموع 120 مورد از این سلول ها در یک نسبت دقیق با هم مخلوط شدند و سپس، دانشمندان منتظر می مانند و تماشا می کنند. حدود 1 درصد از این مخلوط، سفر خود را آغاز کردند تا خود به خود خود را به ساختاری شبیه سازند، اما شبیه به جنین انسان نیستند.

پروفسور هانا میگوید: “من اعتبار زیادی به سلولها میدهم. شما باید ترکیب و محیط مناسبی را داشته باشید و این کار به سرعت انجام میشود. این یک پدیده شگفت انگیز است.”

به مدل های جنین اجازه داده شد تا 14 روز پس از لقاح با جنین قابل مقایسه باشند و رشد کنند. در بسیاری از کشورها، این محدودیت قانونی برای تحقیقات طبیعی جنین است.

• پیدا کردن پروتئین های مارکر سرطان با این ابزار جدید

فواید

امید است که مدل های جنینی بتوانند به دانشمندان کمک کنند تا چگونگی ظهور انواع مختلف سلولها را توضیح دهند، اولین گام ها در ساخت اندام های بدن را ببینند یا بیماری های ارثی یا ژنتیکی را درک کنند. در حال حاضر، این مطالعه نشان می دهد که سایر قسمت های جنین تشکیل نمی شوند مگر اینکه سلول های جفت اولیه بتوانند آن را احاطه کنند.

حتی صحبت از بهبود نرخ موفقیت لقاح آزمایشگاهی (IVF) با کمک به درک علت شکست برخی از جنین ها یا استفاده از مدل ها برای آزمایش بی خطر بودن داروها در دوران بارداری وجود دارد.

پروفسور رابین لاول بج، که در موسسه فرانسیس کریک در مورد رشد جنین تحقیق می کند، می گوید که این مدل های جنین “خیلی خوب به نظر می رسند” و “بسیار طبیعی به نظر می رسند”.

او میگوید: “فکر میکنم خوب است، فکر میکنم خیلی خوب انجام شده است. همه چیز منطقی است و من بسیار تحت تأثیر آن هستم”.

او می افزاید، اما نرخ فعلی شکست 99 درصدی باید بهبود یابد. درک اینکه چه چیزی در سقط جنین یا ناباروری مشکل دارد، اگر مدل در اکثر مواقع نتواند خودش را جمع کند، دشوار خواهد بود.

از نظر قانونی متمایز است

این کار همچنین این سوال را مطرح می کند که آیا می توان رشد جنین را از مرحله 14 روزه تقلید کرد. این امر حتی در بریتانیا غیرقانونی نخواهد بود، زیرا مدلهای جنین از نظر قانونی از جنین ها متمایز هستند.

پروفسور Lovell-Badge می گوید: “برخی از این کار استقبال می کنند – اما برخی دیگر آن را دوست ندارند.”

و هر چه این مدلها به یک جنین واقعی نزدیکتر شوند، سؤالات اخلاقی بیشتری را مطرح میکنند. آنها جنین های طبیعی انسان نیستند، آنها مدل های جنینی هستند، اما بسیار به آنها نزدیک هستند.

“پس آیا باید آنها را به همان روشی که یک جنین طبیعی انسان تنظیم می کند تنظیم کنید یا می توانید در مورد نحوه درمان آنها کمی آرام تر باشید؟”

پروفسور آلفونسو مارتینز آریاس، از دپارتمان علوم تجربی و بهداشتی در دانشگاه پومپئو فابرا، گفت که این “مهمترین تحقیق” است.

او گفت: “این کار برای اولین بار به ساخت کامل ساختار [جنین انسان] از سلولهای بنیادی در آزمایشگاه دست یافته است، بدین ترتیب دری برای مطالعه رویدادهایی که منجر به شکل گیری طرح بدن انسان می شود باز می شود.”

محققان تاکید میکنند که رسیدن به بارداری با استفاده از این مدلهای جنینی غیراخلاقی، غیرقانونی و در واقع غیرممکن است. جمع آوری ۱۲۰ سلول در کنار هم فراتر از نقطه ای است که یک جنین میتواند با موفقیت در لایه داخلی رحم کاشته شود.

محققان سلول های بنیادی انسانی را تشویق کردند تا کلیه های انسان در مراحل اولیه را در خوک ها تشکیل دهند. این اولین باری است که یک عضو انسانی در حیوان دیگری تولید میشود. محققان سلول های بنیادی می گویند این پیشرفت می تواند اندام های انسان را که در خوک رشد کرده است به واقعیت نزدیک کند و راه حل جدیدی را برای بسیاری از افرادی که در لیست انتظار برای پیوند هستند ارائه دهد.

خوان کارلوس ایزپیسوا بلمونته از آزمایشگاه های آلتوسمیگوید که تیمش روی رشد سلولهای بنیادی انسانی در گونه های دیگر آزمایش کرده اند، اما با کار فعلی درگیر نبوده است. این یک گام بزرگ رو به جلو در این زمینه است.

کلیه هایی که دانشمندان تولید کردند قرار نبود به بیماران پیوند بزنند، اما ایزپیسوآ بلمونته میگوید که تحقیقات جدید “اشاره به این دارد که هدف نهایی توسعه اندام های انسان در سایر پستانداران ممکن است.”

جراحان پیوندی که به دنبال رفع کمبود اندام های انسان هستند، قبلاً در روش های آزمایشی، کلیه ها و قلب های خوک را به تعدادی از افراد مرگ مغزی و بیماران پایانی کاشته اند.

اگرچه این ها از خوک هایی می آیند که از نظر ژنتیکی اصلاح شده بودند تا اندام های آنها از طرد فوری توسط گیرندگان انسانی جلوگیری کند، این استراتژی همچنان احتمالاً نیازمند درمان مادام العمر با داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی است.
در عوض رشد اندام های انسان در خوک ها یک جایگزین جذاب برای پیوند است. زیرا بیماران میتوانند اندامهایی را که از سلولهای بنیادی خودشان مشتق شده اند دریافت کنند، که نباید باعث حمله ایمنی شود.

بلمونته و سایر محققان پیشرفت هایی در جهت این هدف داشته اند. به عنوان مثال، مری گاری، زیستشناس سلولهای احیاکننده از دانشگاه مینهسوتا و همکارانش سلول های بنیادی انسانی را در جنین های اولیه خوک که از نظر ژنتیکی تغییر داده شده بودند، وارد کردند تا از رشد بافت های خاص جلوگیری کنند.

هنگامی که این جنین ها در خوک مادر جایگزین کاشته شدند، از سلول های انسانی برای ساختن برخی از بافت هایی که خودشان نمی توانستند بسازند استفاده کردند. تاکنون محققان نشان داده اند که این جنین های خوک میتوانند عضلات و پوشش رگهای خونی انسان را رشد دهند. اما هیچکس نتوانسته است این جنین ها را وادار به ساخت اندام هایی کند که حاوی چندین نوع سلول هستند.

تیمی به سرپرستی زیست شناسان سلولهای بنیادی، ژن دای، میگل استبان و گوانگجین پن از موسسه زیستپزشکی و سلامت گوانگژو، فکر کردند که دلیل آن را میدانند. سلولهای بنیادی انسانی بیرحمانه و با سلول های خوک همسایه شان ناهماهنگ هستند.

برای رفع مشکل اول، محققان سلول های انسانی را به صورت ژنتیکی تغییر دادند تا فعالیت دو ژن را افزایش دهند. سلولهای یک جنین با یکدیگر رقابت میکنند و این تغییر توانایی سلولهای انسان را برای رقابت با سلول های خوک افزایش داد و آنها را از خودکشی باز داشت.

مشکل دوم به این دلیل رخ داد که سلولهای انسانی از نظر تکاملی از هم ارزهای خوک خود جلوتر بودند. برای غلبه بر این مانع، دانشمندان سلول های انسانی را در یک محیط کشت تازه ابداع شده رشد دادند که آنها را به مرحله رشد اولیه بازگرداند. در نتیجه، سلول های انسانی می توانند بهتر با سلول های خوک همسایه ادغام شوند.

سپس دانشمندان این سلول های بنیادی ارتقا یافته انسانی را در جنین خوک که از نظر ژنتیکی تغییر داده شده بود و توانایی رشد کلیه را نداشتند، وارد کردند. پس از کاشت جنین ها در خوک های مادر جایگزین، محققان به آنها اجازه دادند تا حدود یک ماه رشد کنند و سپس آنها را برای تجزیه و تحلیل خارج کردند.

• عفونت لثه و از دست دادن دندان باعث کوچک شدن مغز و آلزایمر میشود

گزارشات در مورد رشد کلیه در بدن خوک

این تیم گزارش می دهد که تعدادی از جنین های خوک حاوی کلیه های اولیه انسان بودند. تا 65 درصد از سلولهای این اندام ها انسان بودند، که نشان میدهد سلول های بنیادی سلولهای کلیه را در محیط اطراف خوک تولید کرده اند.

این کلیه ها ابتدا یک آزمایشگاه هستند، اما دانشمندان قبل از ایجاد اندامی آماده برای پیوند به بیماران، کارهای بیشتری باید انجام دهند. از آنجایی که این تیم پیشرفت جنین ها را پس از حدود یک ماه متوقف کردند، کلیه های موقتی را رشد دادند که فقط برای چند هفته در اوایل رشد کار می کنند.

مجموعه دیگری از کلیه ها بعداً ایجاد میشوند و تا آخر عمر کار میکنند. اینها اندامهایی هستند که برای پیوند لازمند. علاوه بر این، دانشمندان می خواهند درصد سلول های انسانی را در اندام ها افزایش دهند. کلیه هایی که سلولهای خوک را در خود جای داده اند، اگر در بیماران قرار داده شوند، حملات ایمنی را تحریک میکنند.

رشد اندام های انسان در خوک ها نیز مسائل اخلاقی را به دنبال دارد. به عنوان مثال، سلولهای انسانی ممکن است در مغز یا سیستم های تولید مثلی حیوانات قرار بگیرند، به طور بالقوه توانایی های ذهنی آنها را تغییر دهند یا حتی باعث تولید اسپرم یا تخمک هایی شوند که دارای ژن های انسانی هستند.

دانشمندان برخی از سلول های مشتق از انسان را در مغز و نخاع جنین ها پیدا کردند، اما هیچ کدام را در سیستم تولید مثل شناسایی نکردند. استبان میگوید برای پیشبرد استراتژی پیوند، ممکن است محققان مجبور باشند تغییرات ژنتیکی بیشتری در سلولهای بنیادی انسان ایجاد کنند تا از این نفوذ جلوگیری کنند.

ژونگ وی لی، زیست شناس سلول های بنیادی از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، می گوید رویکرد استبان و همکارانش برای تقویت سلول های بنیادی قبل از قرار دادن در جنین «بسیار صحیح است». اما سوالاتی در مورد سلول های کلیه انسان در جنین باقی می ماند. “آیا آنها سلول های کلیه خوب هستند؟ ما مدرک نداریم.» لی اضافه میکند که سوال بزرگ این است که آیا محققان میتوانند یک کلیه در مرحله بزرگسالی بسازند.

گری، شرکتی را تأسیس کرد که در تلاش برای تولید اندامهای انسان در خوک ها است، هشدار میدهد که تغییرات ژنتیکی محققان در سلولهای بنیادی انسان میتواند منجر به سرطان شود. او همچنین می خواهد تجزیه و تحلیل بیشتری از سلول های انسانی در کلیه ها و عملکرد اندام ها ببیند.
اثبات اینکه کلیه در حال رشد انسان است و این خوک ها تا زمان تولد و بعد از آن زنده می مانند، ضروری است.

استبان میگوید که محققان قصد دارند به جنین های مشابه با سلولهای بنیادی انسانی اجازه دهند برای مدت طولانی تری رشد کنند تا مشخص شود که آیا کلیه در مرحله بزرگسالی تشکیل میشود یا خیر. او هشدار می دهد که جدول زمانی برای تولید اندام های آماده پیوند نامشخص است. اما او خوشبین است. “من فکر می کنم که در عرض یک دهه ممکن است این یک واقعیت باشد.”

طبق مطالعه‌ای که به تازگی منتشر شد، به نظر می‌رسد پیری فرآیندهای سلولی را در پنج نوع بسیار متفاوت زندگی (انسان، مگس میوه، موش، موش و کرم) تحت تأثیر قرار می‌دهد. این یافته‌ها می‌تواند به توضیح عواملی که باعث پیر شدن می‌شود و پیشنهادهایی برای چگونگی معکوس کردن آن کمک کند.

لیندسی وو، بیوشیمیست در UNSW سیدنی در استرالیا، می‌گوید: “این یک حوزه واقعاً بنیادی جدید برای درک چگونگی و چرایی پیری ما باز می‌کند.”

با افزایش سن حیوانات، انواع فرآیندهای مولکولی درون سلول‌ها کمتر قابل اعتماد می‌شوند. جهش‌های ژنی بیشتر می‌شوند و انتهای کروموزوم‌ها جدا می‌شوند و کوتاه‌تر می‌شوند.
آندریاس بیر، زیست‌شناس محاسباتی در دانشگاه کلن در آلمان، می‌گوید: “بسیاری از مطالعات اثرات پیری را بر بیان ژن مورد بررسی قرار داده‌اند، اما تعداد کمی بررسی کرده‌اند که چگونه بر رونویسی تأثیر می‌گذارد. فرآیندی که در آن اطلاعات ژنتیکی از یک رشته DNA طرح‌واره به مولکول‌های RNA کپی می‌شود.”

کپی بی دقت در زمینه کاهش سرعت پیر شدن

برای پی بردن به این موضوع، بیر و همکارانش تغییرات رونویسی گسترده ژنومی را در پنج موجود زنده مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند: کرم نماتد، مگس میوه، موش، موش صحرایی و انسان، در سنین مختلف بالغ. محققان اندازه‌گیری کردند که پیر شدن چگونه سرعت حرکت آنزیمی که رونویسی را انجام می‌دهد، RNA پلیمراز II (Pol II)، در طول رشته DNA هنگام کپی کردن RNA تغییر می‌دهد.
آنها دریافتند که به طور متوسط، Pol II با افزایش سن سریعتر می شود، اما در هر پنج گروه، دقیق تر و مستعد خطاتر می شود. بیر می گوید: “ما شاهد عدم تطابق بیشتر بین اطلاعات خوانده شده و ژنوم مرجع بودیم.”

تحقیقات قبلی نشان داده بود که محدود کردن رژیم غذایی و مهار سیگنال‌دهی انسولین می‌تواند پیر شدن را در بسیاری از حیوانات به تاخیر بیندازد و طول عمر را افزایش دهد. بنابراین محققان سپس بررسی کردند که آیا این اقدامات بر سرعت Pol II تأثیری دارد یا خیر.
در کرم‌ها، موش‌ها و مگس‌های میوه که دارای جهش در ژن‌های سیگنال‌دهنده انسولین بودند، Pol II با سرعت کمتری حرکت کرد. این آنزیم همچنین در موش هایی که رژیم غذایی کم کالری داشتند، کندتر حرکت می کرد.

اما سوال نهایی این بود که آیا تغییرات در سرعت Pol II بر طول عمر تاثیر می گذارد یا خیر. بیر و تیمش بقای مگس‌های میوه و کرم‌هایی را که حامل جهشی بودند و سرعت Pol II را کاهش می‌داد، پیگیری کردند. این حیوانات 10 تا 20 درصد بیشتر از همتایان غیر جهش یافته خود عمر کردند. هنگامی که محققان از ویرایش ژن برای معکوس کردن جهش در کرم ها استفاده کردند، طول عمر حیوانات کوتاه شد.

بالا بردن سرعت

محققان متعجب بودند که آیا شتاب Pol II را می‌توان با تغییرات ساختاری در نحوه بسته‌بندی DNA درون سلول‌ها توضیح داد. برای به حداقل رساندن فضایی که اشغال می‌کنند، رشته‌های وسیعی از اطلاعات ژنتیکی در اطراف پروتئین‌هایی به نام هیستون‌ها به بسته‌هایی به نام نوکلئوزوم پیچیده می‌شوند.
با تجزیه و تحلیل سلول‌های ریه انسان و سلول‌های ورید ناف، محققان دریافتند که سلول‌های پیر حاوی نوکلئوزوم‌های کمتری هستند و مسیر Pol II را برای حرکت سریع‌تر هموار می‌کنند.
هنگامی که تیم بیان هیستون ها را در سلول ها تقویت کرد، Pol II با سرعت کمتری حرکت کرد. در مگس‌های میوه، سطوح بالای هیستون به نظر می‌رسید که طول عمر آنها را افزایش دهد.

کالین سلمان، که پیری پستانداران را در دانشگاه گلاسکو، بریتانیا مطالعه می‌کند، می‌گوید: “این مطالعه «یک کار واقعاً هیجان‌انگیز» است که نشان می‌دهد چگونه مکانیسم‌های پیری در گونه‌های مرتبط با هم سازگار است.”
همچنین راه را برای کشف اینکه چگونه Pol II می تواند هدفی برای داروهایی باشد که روند پیر شدن را کند می کنند باز می کند. تغییرات در فرآیند رونویسی Pol II در بسیاری از بیماری‌ها، از جمله انواع مختلف سرطان دخیل بوده است، و طیف وسیعی از داروها ساخته شده‌اند که Pol II و مولکول‌هایی را که آن را تسهیل می‌کنند، هدف قرار می‌دهند.
سلمان می‌گوید: “ممکن است فرصت‌هایی برای استفاده مجدد از برخی از این داروها برای بررسی اثرات آنها بر پیری وجود داشته باشد.”

محققان یک بیوچیپ کوچک متشکل از بلوک های سیلیکونی ساخته اند که پتانسیل انجام غربالگری ژنتیکی سریع هزاران مولکول را دارد. طبق یک گزارش Science، این ابزار احتمالاً می تواند بیش از 160000 مولکول مجزا را در یک سانتی متر مربع از فضا شناسایی کند. این فناوری نوآورانه در طیف وسیعی از زمینه‌های پزشکی، از جمله تشخیص نشانگر پروتئین سرطان و تشخیص بالینی عفونت‌های تنفسی، کاربرد دارد.

توسعه این ابزار جدید برای تشخیص سرطان

اکثر سنسورهای آزمایش ژنتیکی به نظارت بر جذب نور یا انتشار از مولکول های هدفمندی که برای اتصال به ژن هدف طراحی شده اند، بستگی دارند.

این روش‌ها از واکنش زنجیره‌ای پلیمراز برای تولید کپی‌های متعدد از هدف قبل از تلاش برای شناسایی آن استفاده می‌کنند که هزینه و مدت زمان آزمایش را افزایش می‌دهد.

علاوه بر این، سنسورهای غربالگری ژنتیکی قبلی قادر به شناسایی طیف گسترده‌ای از ترکیبات هدف نبودند و برای شناسایی توالی‌های هدف نیاز به برچسب‌گذاری نوری داشتند.

نویسندگان دانشگاه استنفورد در این مطالعه نوشتند: “ما یک پلت فرم غربالگری ژنتیکی بدون برچسب را بر اساس نانوآنتن های سیلیکونی فاکتور با کیفیت بالا (High-Q) که با قطعات اسید نوکلئیک فعال شده است، معرفی می کنیم.”

• دانشمندان نقشه ضربان قلب را ترسیم کردند

برای توسعه این ابزار و تشخیص سرطان، دانشمندان از یک فناوری تشخیص نوری بر اساس سطوح متاسطح ساخته شده از جعبه های کوچک سیلیکونی استفاده کردند. این آرایه های سیلیکونی کوچک تقریباً 500 نانومتر ارتفاع، 600 نانومتر طول و 160 نانومتر عرض دارند.

جعبه های سیلیکونی به لطف نانوآنتن ها می توانند نور مادون قرمز نزدیک را روی سطح بالایی خود متمرکز کنند.

این مطالعه توضیح داد: “این فراسطح ها از نانوآنتن‌های زیرموج تشکیل شده‌اند که به شدت نور را در میدان نزدیک محدود می‌کنند و در عین حال کنترل دقیقی بر پراکندگی میدان دور فراهم می‌کنند.”

طبق علم، این رویکرد به یک میکروسکوپ نوری اساسی اجازه می‌دهد تا تغییر طول موج نور ساطع شده از هر بلوک سیلیکونی را اندازه‌گیری کند، که بسته به مولکول‌های بالای جعبه‌ها متفاوت است.

برای آزمایش این ابزار، محققان 22 قطعه ژن تک رشته ای با طول نوکلئوتید را به جعبه های سیلیکونی متصل کردند و آرایه را در یک محلول بافر غوطه ور کردند. هنگامی که رشته های DNA مکمل به محلول معرفی شدند، آنها بلافاصله به رشته های متصل شده پیوستند و طول موج نور ساطع شده از سطح هر جعبه را تغییر دادند.

به گفته نویسنده، این ابزار به راحتی می تواند 4000 نسخه از ژن های هدف را در هر میکرولیتر شناسایی کند.

محققان موسسه ولکام سانگر و کالج امپریال لندن با موفقیت از سلولهای سیستم هدایت قلبی قلب (CCS) نقشه برداری کردند. نقشه ای که منجر به ترسیم نقشه ضربان قلب شده است.

آنها در مطالعه اخیر خود که به تازگی منتشر شده، ابزاری به نام Drug2cell نیز پیشنهاد کرده اند که می تواند تاثیر هر نوع درمان دارویی جدید را بر قلب انسان پیش بینی کند.

CCS شبکه پیچیده ای از ماهیچه ها، گره ها و سیگنالها در دیواره های قلب ما است که باعث تپش قلب ما میشود. محققان نه تنها CCS، بلکه در مجموع 75 نوع سلول را در هشت ناحیه قلب بررسی کردند.

دکتر جیمز کرانلی، یکی از محققین ارشد، گفت: “سیستم هدایت قلبی برای ضربان منظم و هماهنگ قلب ما حیاتی است. اما سلولهایی که آن را تشکیل میدهند به خوبی شناخته نشده اند.”
آنها ادعا می کنند که این اولین بار است که چنین نقشه برداری دقیقی از سلول های قلب انسان به دست آمده است. اطلاعات حاصل از مطالعه آنها می تواند درک ما از قلب را به شدت بهبود بخشد.

کرانلی اضافه کرد: “این مطالعه با تعریف نمایه های این سلولها (CCS) و همچنین سوله های چند سلولی که در آنها زندگی میکنند، مفهوم جدیدی را روشن می کند. این درک عمیقتر، راه را برای درمان های ضد آریتمی بهتر و هدفمند در آینده باز میکند.”

نقشه ضربان قلب چه چیزی را نشان می دهد؟

مطالعه حاضر بخشی از برنامه Human Cell Atlas (HCA) است، یک ابتکار تحقیقاتی جهانی که هدف آن ترسیم کامل 37.2 تریلیون سلول تشکیل دهنده بدن انسان است. بیش از 2900 دانشمند در 94 کشور بر روی این پروژه جاه طلبانه کار می کنند.
روش های مختلفی برای نمایه سازی سلول هایی که اندام های مختلف بدن ما را تشکیل می دهند وجود دارد. یکی از این روش ها، رونویسی فضایی است که به دانشمندان اجازه میدهد تا رشتههای RNA داخل ژنوم یک سلول را بررسی کنند.

دکتر کرانلی و تیمش سلولهای قلب سالم و بیمار را مطالعه کردند و تفاوتها را در رونوشت های RNA مربوطه آنها ترسیم کردند. این تفاوت ها تغییرات مولکولی را که در طی زمانی که یک سلول سالم به یک سلول بیمار تبدیل می شود، نشان می دهد.

• مطالعات نشان میدهد که رژیم وگان 30 درصد برای کره زمین بهتر است

در اینجا برخی از یافته های کلیدی که توسط محققان فاش شده است:

• سلولهای گلیال که در مغز نیز یافت میشوند، توجه محدودی در قلب دریافت کرده اند. این مطالعه تعامل فیزیکی آنها را با سلول های CCS نشان میدهد که نقش حمایتی حیاتی را نشان میدهد. به طور خاص، به نظر می رسد سلول های گلیال با سلول های ضربان ساز ارتباط برقرار می کنند، پایانه های عصبی را به سمت آنها هدایت می کنند و به آزادسازی انتقال دهنده عصبی گلوتامات که ضربان قلب و برون ده قلبی را تغییر می دهد، کمک می کنند.
• برخی از سلول های ماهیچه ای در قلب بیمار، پپتید ناتریورتیک مغز (BNP) تولید میکنند، هورمونی که به عنوان یک نشانگر زیستی بالینی برای تشخیص نارسایی قلبی عمل میکند. محققان کشف کردند که حتی سلولهای سالم قلب نیز مقداری BNP تولید میکنند و با افزایش مستعد نارسایی قلب، تعداد این سلول ها افزایش مییابد.
• سیستم ایمنی بدن برای محافظت از قلب انسان در برابر تهدیدات داخلی و خارجی طراحی شده است. به عنوان مثال، سلولهای پلاسما که درست خارج از سطح قلب ما قرار دارند، آنتی بادی هایی را آزاد میکنند تا از قلب در برابر عفونت هایی که بر اندام های مجاور مانند ریه ها تأثیر میگذارند محافظت کنند.

متین آوکیران، مدیر بنیاد قلب بریتانیا و متخصص قلب و عروق مولکولی گفت: “این تحقیق با استفاده از فناوریهای پیشرفته، جزئیات پیچیده تری را در مورد سلولهایی که بخشهای تخصصی قلب انسان را تشکیل میدهند و نحوه ارتباط آن سلولها با یکدیگر ارائه میکند.
یافته های جدید در مورد سیستم هدایت الکتریکی قلب و تنظیم آن احتمالاً رویکردهای جدیدی را برای پیشگیری و درمان اختلالات ریتمی که میتواند عملکرد قلب را مختل کرده و حتی ممکن است تهدید کننده زندگی باشد، باز کند.”

اهمیت ابزار drug2cell

مؤسسه بیوانفورماتیک اروپایی یک «پایگاه داده به صورت دستی» (معروف به پایگاه داده ChEMBL) حاوی اطلاعات مربوط به میلیونها مولکول فعال زیستی است که رفتاری شبیه دارو را نشان میدهند.

محققان از این اطلاعات برای ایجاد ابزار drug2cell خود استفاده کردند که از پایگاه داده گسترده 19 میلیون تعامل دارو-هدف موجود در پایگاه داده ChEMBL EBI استفاده می کند. می تواند پیش بینی کند که یک داروی جدید چه سلول هایی را هدف قرار می دهد و چه عوارضی می تواند داشته باشد.

برخی از داروهایی که برای کاهش وزن یا برای درمان دیابت استفاده می شوند ضربان قلب را تندتر می کنند. حتی دانشمندان نمی دانند چرا این اتفاق می افتد، اما به لطف ابزار drugs2cell، محققان توانستند بیان سلول های ضربان قلب ساز را در برابر چنین داروهایی پیش بینی کنند.

مکانیسم فعالسازی و سرکوب ژنهای سلولهای ضربان ساز به ویژه در انسان مشخص نیست. این برای بهبود سلول درمانی برای تسهیل تولید سلول های ضربان ساز یا جلوگیری از شلیک بیش از حد خود به خود سلول ها مهم است.
دکتر کازوماسا کانمارو، نویسنده ارشد گفت: “با درک این سلولها در سطح ژنتیکی فردی، میتوانیم به طور بالقوه راههای جدیدی برای بهبود درمانهای قلب ایجاد کنیم.”