دانشمندان دانشگاه نورثوسترن آمریکا در یک دستاورد مهم علمی، پیشرفتهترین مدل ارگانوئید نخاع انسانی را توسعه دادهاند و از آن برای آزمایش یک روش نوین درمان فلج استفاده کردهاند؛ روشی که پیشتر توانسته بود در مطالعات حیوانی، فلج ناشی از آسیب شدید نخاع را معکوس کند.
این پژوهش جدید گامی مهم در مسیر توسعه درمانهای مؤثر برای آسیبهای نخاعی و درمان فلج به شمار میرود. محققان با استفاده از سلولهای بنیادی پرتوان القایی (iPSCs)، نسخههای مینیاتوری و آزمایشگاهی از نخاع انسان را تولید کردند و سپس بهصورت عمدی به این بافتها آسیب وارد کردند تا شرایطی مشابه آسیبهای واقعی نخاع در بدن انسان ایجاد شود.
نتایج نشان داد که این ارگانوئیدهای نخاعی پس از آسیب، همان واکنشهایی را از خود نشان میدهند که در بیماران دچار ضایعات نخاعی مشاهده میشود. از جمله این واکنشها میتوان به مرگ سلولی، التهاب گسترده و تشکیل بافت اسکاری موسوم به «گلیال اسکار» اشاره کرد. این بافت زخمی یکی از اصلیترین موانع بازسازی اعصاب و درمان فلج در بیماران مبتلا به آسیب نخاعی است.
بازسازی دقیق آسیب نخاعی در آزمایشگاه
برای نخستین بار، پژوهشگران موفق شدند نشان دهند که ارگانوئیدهای نخاع انسانی قادرند تشکیل اسکارهای گلیالی متراکم را بازسازی کنند. این اسکارها پس از آسیب شدید نخاع ایجاد میشوند و مانع رشد مجدد رشتههای عصبی میشوند.
یکی دیگر از نوآوریهای مهم این مطالعه، افزودن سلولهای میکروگلیا به ارگانوئیدها بود. میکروگلیا سلولهای ایمنی اصلی سیستم عصبی مرکزی هستند و نقش مهمی در واکنش بدن به آسیبهای عصبی ایفا میکنند. حضور این سلولها باعث شد مدل آزمایشگاهی جدید از نظر زیستی بسیار واقعیتر از نمونههای قبلی باشد.
دکتر «ساموئل آی. استاپ»، نویسنده ارشد این پژوهش، توضیح داد که وجود میکروگلیا در این مدل امکان بررسی دقیقتر فرآیندهای التهابی و ترمیمی را فراهم میکند.
او گفت: “یکی از هیجانانگیزترین جنبههای ارگانوئیدها این است که میتوانیم درمانهای جدید را مستقیماً روی بافت انسانی آزمایش کنیم. بهجز انجام کارآزمایی بالینی، هیچ روش دیگری برای دستیابی به چنین هدفی وجود ندارد.”
به گفته او، پژوهشگران دو نوع آسیب مختلف شامل پارگی نخاع و آسیب فشاری را در این ارگانوئیدها ایجاد کردند تا شرایط واقعی ضایعات نخاعی را شبیهسازی کنند.
امید تازه برای درمان فلج با «مولکولهای رقصان»
پس از ایجاد آسیب، دانشمندان ارگانوئیدهای آسیبدیده را با روشی درمانی موسوم به «مولکولهای رقصان» (Dancing Molecules) تحت درمان قرار دادند.
این فناوری بر پایه دستهای از پپتیدهای درمانی فوقمولکولی طراحی شده است. این مواد به شکل مایع تزریق میشوند اما به سرعت در محل آسیب به ژلی از نانوالیاف تبدیل میشوند که ساختاری مشابه ماتریکس خارج سلولی نخاع دارند.
ماتریکس خارج سلولی محیطی است که سلولهای عصبی در آن قرار دارند و نقش مهمی در بقای سلولها، ارتباطات عصبی و بازسازی بافت ایفا میکند.
ویژگی منحصربهفرد این فناوری در قابلیت حرکت و پویایی مولکولها نهفته است. محققان معتقدند هرچه این مولکولها تحرک بیشتری داشته باشند، احتمال برخورد و تعامل آنها با گیرندههای سلولی افزایش مییابد.
دکتر استاپ پیشتر در توضیح این فناوری گفته بود: “سلولها و گیرندههای آنها دائماً در حال حرکت هستند. بنابراین مولکولهایی که تحرک بیشتری دارند، فرصت بیشتری برای تعامل با این گیرندهها پیدا میکنند. در مقابل، اگر مولکولها کند و کمتحرک باشند، ممکن است هرگز نتوانند بهخوبی با سلولها ارتباط برقرار کنند.”
این ویژگی باعث میشود پیامهای ترمیمی مؤثرتری به سلولهای آسیبدیده منتقل شود و روند بازسازی بافت عصبی تسریع گردد.
نتایج امیدوارکننده برای درمان فلج
نتایج آزمایشها بسیار امیدوارکننده بود. پس از استفاده از مولکولهای رقصان، میزان التهاب در بافت نخاعی کاهش یافت و اسکارهای گلیالی بهطور چشمگیری کمرنگ شدند. همچنین رشد رشتههای عصبی جدید یا «نوریتها» بهطور قابل توجهی افزایش یافت.
به گفته محققان، رشد نوریتها در ارگانوئیدهای درمانشده شباهت زیادی به بازسازی آکسونها در مطالعات حیوانی داشت. آکسونها رشتههای بلندی هستند که پیامهای عصبی را بین سلولهای عصبی منتقل میکنند و آسیب به آنها یکی از دلایل اصلی فلج پس از ضایعه نخاعی است.
دکتر استاپ تأکید کرد: “پس از اعمال درمان، اسکار گلیالی تقریباً ناپدید شد و رشد نوریتها را مشاهده کردیم؛ پدیدهای که بسیار شبیه بازسازی آکسونی در مدلهای حیوانی بود. این نتایج نشان میدهد که درمان ما شانس بالایی برای موفقیت در انسان دارد.”
این یافتهها میتواند مسیر توسعه درمان فلج را متحول کند؛ زیرا تاکنون بیشتر درمانهای موفق در حیوانات هنگام انتقال به انسان با چالشهای جدی روبهرو میشدند.
آینده تحقیقات و پزشکی شخصیسازیشده
دانشمندان اکنون قصد دارند مدلهای پیشرفتهتری از ارگانوئیدهای نخاعی ایجاد کنند که بتوانند آسیبهای مزمن نخاعی را نیز شبیهسازی کنند. در بسیاری از بیماران، آسیب نخاعی برای سالها باقی میماند و بافت اسکار قدیمی و پیچیدهای ایجاد میشود که درمان آن بسیار دشوارتر است.
علاوه بر این، پژوهشگران معتقدند در آینده میتوان از سلولهای بنیادی خود بیماران برای تولید ارگانوئیدهای شخصی استفاده کرد. این رویکرد امکان آزمایش درمانهای مختلف روی بافت اختصاصی هر بیمار را فراهم میکند و میتواند به توسعه روشهای شخصیسازیشده برای درمان فلج منجر شود.
کارشناسان میگویند اگرچه هنوز تا استفاده گسترده از این فناوری در بیماران انسانی فاصله وجود دارد، اما نتایج این مطالعه یکی از امیدوارکنندهترین پیشرفتهای سالهای اخیر در حوزه پزشکی بازساختی و درمان فلج محسوب میشود.
در صورتی که این موفقیتها در آزمایشهای بالینی آینده نیز تکرار شوند، میلیونها فرد مبتلا به آسیب نخاعی در سراسر جهان میتوانند در آینده از درمانهایی بهرهمند شوند که نهتنها روند تخریب عصبی را متوقف میکنند، بلکه توانایی بازسازی اعصاب و بازگرداندن بخشی از عملکرد حرکتی از دست رفته را نیز دارند. این موضوع میتواند فصل تازهای در مبارزه با فلج و ناتوانیهای ناشی از آسیب نخاعی آغاز کند.