بیماری التهابی روده (IBD) میلیونها نفر را در سراسر جهان درگیر کرده است، اما با وجود پیشرفتهای درمانی، علت دقیق بروز التهاب مزمن و نحوه پیشرفت بیماری همچنان بهطور کامل مشخص نیست. درمانهای موجود عمدتاً بر کنترل علائم متمرکز هستند و هنوز مشخص نیست چرا بیماری در برخی بیماران شدیدتر از دیگران پیشرفت میکند یا چه عواملی خطر ابتلا به سرطان روده بزرگ را افزایش میدهد.
یکی از مهمترین موانع پژوهش در این حوزه، نبود مدلی آزمایشگاهی بوده که بتواند شرایط واقعی روده انسان را بازسازی کند. کشتهای سلولی متداول تنها بخشی از ویژگیهای بیماری را نشان میدهند و مدلهای حیوانی نیز اغلب قادر نیستند پیچیدگیهای روده انسان را بهطور دقیق بازتاب دهند. به همین دلیل، بررسی تعامل میان سلولهای مختلف و نقش آنها در ایجاد التهاب، آسیب بافتی و بروز سرطان با محدودیتهای جدی مواجه بوده است.
اکنون پژوهشگران دانشگاه هاروارد در مطالعهای که نتایج آن در نشریه Nature Biomedical Engineering منتشر شده، موفق به توسعه سامانهای موسوم به روده روی تراشه (Colon Chip) شدهاند؛ سامانهای که به گفته محققان، کاملترین مدل انسانی بیماری التهابی روده در محیط آزمایشگاه محسوب میشود.
این تراشه با استفاده از سلولهای اهدایی بیماران مبتلا به دو نوع اصلی بیماری التهابی روده، یعنی بیماری کرون و کولیت اولسراتیو ساخته شده است. برخلاف مدلهای آزمایشگاهی رایج، این فناوری میتواند همزمان انواع مختلف سلولهای روده، سلولهای ایمنی، سلولهای بافت همبند و حتی نیروهای مکانیکی ناشی از حرکات طبیعی روده را بازسازی کند و تصویری نزدیکتر به شرایط واقعی بدن انسان ارائه دهد.
یکی از مهمترین یافتههای این پژوهش، نقش غیرمنتظره فیبروبلاستها بود. این سلولها که تاکنون بیشتر بهعنوان سلولهای ترمیمکننده بافت و حفظکننده ساختار اندامها شناخته میشدند، در این مطالعه نقش فعالی در تشدید التهاب و تضعیف سد محافظ روده ایفا کردند.
پژوهشگران برای بررسی این موضوع، فیبروبلاستهای استخراجشده از بیماران مبتلا به IBD را در کنار سلولهای سالم روده همان بیماران روی تراشه قرار دادند. نتایج نشان داد که تنها حضور این فیبروبلاستها کافی است تا سلولهای سالم نیز رفتار مشابه بافت بیمار را از خود نشان دهند؛ بهگونهای که نفوذپذیری دیواره روده افزایش یافت و پاسخهای التهابی بهطور محسوسی تشدید شد.
به گفته پژوهشگران، این یافته نشان میدهد فیبروبلاستها احتمالاً نقش بسیار مهمتری در ایجاد و پیشرفت بیماری دارند؛ موضوعی که در مدلهای آزمایشگاهی پیشین قابل مشاهده نبود.
ویژگی دیگر این فناوری، شبیهسازی حرکات طبیعی روده است. پژوهشگران با ایجاد نیروهای مکانیکی مشابه انقباضات روده دریافتند این حرکات میتوانند شدت التهاب و فرایندهای منجر به فیبروز یا ایجاد بافت اسکار را افزایش دهند؛ عاملی که پیش از این مطالعه، بررسی آن در محیط آزمایشگاه امکانپذیر نبود.
این مدل همچنین امکان بررسی تأثیر هورمونهای بارداری بر بیماری را فراهم کرد. زمانی که هورمونهای مرتبط با بارداری به تراشههای ساختهشده از سلولهای بیماران زن اضافه شد، التهاب افزایش یافت و رسوب کلاژن، که از عوامل اصلی ایجاد فیبروز محسوب میشود، بیشتر شد. این یافته میتواند توضیحی برای تشدید بیماری در برخی زنان باردار مبتلا به IBD باشد.
پژوهشگران علاوه بر بررسی التهاب، از این تراشه برای مطالعه مراحل اولیه شکلگیری سرطان روده بزرگ نیز استفاده کردند. آنها با قرار دادن بافتهای سالم و بیمار در معرض یک ماده سرطانزا دریافتند که سلولهای مبتلا به IBD تغییرات مولکولی مرتبط با سرطان را بسیار سریعتر از بافت سالم نشان میدهند.
نتایج این آزمایش همچنین نشان داد که فیبروبلاستها در افزایش استعداد ابتلا به سرطان نیز نقش کلیدی دارند. بهطوریکه سلولهای سالم روده تنها زمانی نشانگرهای اولیه سرطان را بروز دادند که در کنار فیبروبلاستهای استخراجشده از بیماران مبتلا به بیماری التهابی روده رشد کرده بودند.
به اعتقاد پژوهشگران، مهمترین مزیت این فناوری، بازسازی دقیق محیط واقعی روده انسان در کنار امکان بررسی جداگانه و همزمان عوامل مختلف مؤثر در بیماری است. این قابلیت میتواند به درک بهتر سازوکارهای پیشرفت بیماری، شناسایی اهداف درمانی جدید و ارزیابی اثربخشی داروها پیش از ورود به مطالعات بالینی کمک کند.
محققان تأکید میکنند که این فناوری تنها یک ابزار برای شبیهسازی بیماری نیست، بلکه امکان مطالعه فرایندهای مولکولی آغازکننده بیماری و حتی مراحل اولیه سرطان را در بافت انسانی فراهم میکند؛ قابلیتی که میتواند مسیر تحقیقات درباره بیماریهای التهابی روده و توسعه درمانهای شخصیسازیشده را متحول کند.
Re: S.C.I