به گزارش اطلاعات آنلاین، مهندسان MIT برای کمک به افرادی که کبدهای از کار افتاده آنها دیگر نمی‌توانند وظایف ضروری را انجام دهند، «کبدهای کوچک تزریقی» را توسعه داده‌اند. در این رویکرد، به جای جایگزینی اندام آسیب‌دیده، سلول‌های کبدی به همراه کره‌های هیدروژلی کوچک و سلول‌های پشتیبان تزریق می‌شوند و یک توده از بافت عملکردی ایجاد می‌شود که می‌تواند به جریان خون متصل شود.

در حال حاضر ده ها هزار نفر در دنیا منتظر پیوند کبد هستند؛ با این حال، عرضه اندام‌های اهدایی بسیار کمتر از تقاضا است. برخی از بیماران مبتلا به نارسایی کبد نیز نمی‌توانند تحت پیوند قرار گیرند زیرا به اندازه کافی سالم نیستند که بتوانند عمل جراحی را تحمل کنند.

مهندسان MIT در حال توسعه یک جایگزین احتمالی هستند: "کبدهای کوچک تزریقی" که برای ارائه برخی از عملکردهایی طراحی شده‌اند که معمولاً توسط یک کبد آسیب‌دیده انجام می‌شود.

در یک مطالعه جدید روی موش‌ها، محققان دریافتند که سلول‌های کبدی تزریق شده حداقل به مدت دو ماه زنده ماندند. در این مدت، سلول‌ها به تولید بسیاری از آنزیم‌ها و پروتئین‌هایی ادامه دادند که معمولاً توسط کبد تولید می‌شوند.

«سانگیتا باتیا»، استاد علوم و فناوری سلامت و مهندسی برق و علوم کامپیوتر MIT می‌گوید: "ما اینها را به عنوان کبدهای ماهواره‌ای در نظر می‌گیریم. اگر بتوانیم این سلول‌ها را به بدن منتقل کنیم، در حالی که اندام بیمار را در جای خود باقی می‌گذاریم، عملکرد تقویت‌کننده را فراهم می‌کنیم."

بازیابی عملکردهای اساسی کبد

کبد مسئول تقریباً ۵۰۰ عملکرد اساسی در بدن انسان است. در میان سایر وظایف به تنظیم لخته شدن خون کمک می‌کند، باکتری‌ها را از جریان خون پاک می‌کند و داروها را پردازش می‌کند. بسیاری از این وظایف توسط سلول‌های کبدی تخصصی شناخته شده به عنوان هپاتوسیت‌ها انجام می‌شوند.

بیش از یک دهه است که آزمایشگاه باتیا روش‌هایی را برای بازیابی فعالیت هپاتوسیت‌ها بدون نیاز به پیوند کبد جراحی توسط بیماران بررسی کرده است. یک استراتژی شامل قرار دادن هپاتوسیت‌ها در داخل یک ماده بیولوژیکی مانند هیدروژل است. با این حال، این ژل‌ها هنوز هم نیاز به کاشت جراحی دارند. تزریق مستقیم هپاتوسیت‌ها به بدن می‌تواند نیاز به آن جراحی را از بین ببرد.

ساخت یک خانه تزریقی برای سلول‌های کبدی

محققان یک مخلوط تزریقی حاوی سلول‌های کبدی و میکروسفرهای هیدروژلی ریز طراحی کردند. این کره های کوچک به کنار هم نگه داشتن سلول‌ها و تقویت ارتباط با رگ‌های خونی مجاور کمک می‌کنند.

وقتی این کره‌های کوچک (microspheres) به طور متراکم فشرده می‌شوند، خواصی دارند که به ماده اجازه می‌دهد مانند مایع رفتار کند و امکان انتقال مخلوط از طریق سرنگ را فراهم می‌کند. پس از ورود به بدن، این ماده می‌تواند ساختار جامد خود را بازیابی کند.

میکروسفرها یا کره های کوچک هیدروژلی پیش از این برای بهبود زخم مورد بررسی قرار گرفته‌اند؛ زیرا فضاهایی ایجاد می‌کنند که به سلول‌ها اجازه می‌دهد از طریق ماده حرکت کرده و بافت جدید تولید کنند. محققان MIT این رویکرد را تطبیق دادند تا سلول‌های کبدی بتوانند پس از تزریق، پیوند بافت پایداری ایجاد کنند.

این ماده تزریقی همچنین حاوی سلول‌های فیبروبلاست است؛ سلول‌های حمایتی که بقای سلول‌های کبدی را بهبود می‌بخشند و رگ‌های خونی را به رشد در بافت تازه تشکیل شده تشویق می‌کنند.

این تیم با همکاری نیکول هنینگ، متخصص تحقیقات سونوگرافی در موسسه کخ، تکنیکی را برای انتقال مخلوط با سرنگ هدایت‌شده با سونوگرافی ابداع کردند. سپس می‌توان پس از عمل، از سونوگرافی برای ردیابی ایمپلنت و تعیین پایداری آن در طول زمان استفاده کرد.

کبدهای کوچک می‌توانند در قسمت‌های مختلف بدن عمل کنند

برای آزمایش‌های موش، محققان کبدهای کوچک را در بافت چربی داخل شکم قرار دادند. نسخه‌های آینده این درمان می‌تواند به طور بالقوه در مکان‌های دیگر، از جمله طحال یا نواحی نزدیک کلیه‌ها، کاشته شود.

سلول‌های کبدی لزوماً نیازی به قرار گرفتن در کنار کبد بیمار ندارند. اگر پیوند فضای کافی و خون‌رسانی کافی داشته باشد، هپاتوسیت‌های پیوند شده می‌توانند عملکردهایی مشابه سلول‌های داخل خود کبد انجام دهند. برای اکثر اختلالات کبدی، نیازی نیست که پیوند نزدیک کبد قرار گیرد.

رگ‌های خونی به بقای پیوندها کمک می‌کنند

در آزمایش‌ روی موش ها، محققان سلول‌های کبدی و کره های کوچک را به بافت چربی به نام بافت چربی اطراف غدد جنسی تزریق کردند. پس از انتقال، سلول‌ها در یک ساختار پایدار و فشرده جمع شدند.

رگ‌های خونی به تدریج در پیوند رشد کردند و منبعی محلی از مواد مغذی ایجاد کردند که به زنده ماندن و عملکرد سلول‌های کبدی پیوند شده کمک کرد.

سلول‌های کبدی در طول کل مطالعه هشت هفته‌ای زنده ماندند و به آزادسازی پروتئین‌های تخصصی در گردش خون حیوانات ادامه دادند. به گفته محققان، این دوام نشان می‌دهد که این تکنیک می‌تواند به طور بالقوه به یک درمان طولانی مدت برای بیماری کبد تبدیل شود.

پل بالقوه‌ای به پیوند کبد

محققان چندین نقش احتمالی برای این فناوری متصور هستند. برای برخی از بیماران، پیوندهای کبدی تزریقی ممکن است جایگزینی برای جراحی باشند. برای برخی دیگر، می‌توانند به طور موقت عملکرد کبد را تکمیل کنند در حالی که بیمار منتظر یک عضو اهدایی است.

پزوهشگران می‌گویند: "دیدگاه ما نسبت به این فناوری این است که می‌تواند جایگزینی برای جراحی باشد، اما همچنین می‌تواند به عنوان پلی برای پیوند عمل کند که در آن پیوندها می‌توانند تا زمانی که یک عضو اهدایی در دسترس قرار گیرد، پشتیبانی را فراهم کنند. و گر فکر کنیم که آنها ممکن است به درمان دیگری یا پیوندهای بیشتری نیاز داشته باشند، موانع انجام این کار با این فناوری تزریقی بسیار کمتر از انجام یک جراحی دیگر است."

رویکرد فعلی احتمالاً مستلزم آن است که بیماران داروهای سرکوب‌کننده سیستم ایمنی مصرف کنند تا از حمله سیستم ایمنی بدن خود به سلول‌های پیوندی جلوگیری کنند. این تیم اکنون در حال بررسی سایر احتمالات، از جمله توسعه هپاتوسیت‌های مخفی است که می‌توانند از تشخیص ایمنی فرار کنند. گزینه دیگر استفاده از کره های کوچک هیدروژل برای آزاد کردن داروهای سرکوب‌کننده سیستم ایمنی به طور مستقیم در اطراف پیوند است.

نتایج این پژوهش در ژورنال Cell Biomaterials منتشر شده است.