فناوری

امیدواری دانشمندان به درمان سرطان با استفاده از تحقیقات اندام‌واره‌ها در فضا

مجله شنایا – دانشمندان می‌گویند که کشت ارگانوئیدها یا اصطلاحا اندام‌واره‌ها در فضا می‌تواند به درمان سرطان، بیماری‌های مغز و اعصاب و پیری کمک کند.

اندام‌واره‌ها به نسخه‌های کوچک و ساده‌شده از اندام‌های انسانی گفته می‌شود که به صورت سه‌بعدی در آزمایشگاه تولید می‌شوند و با منشا یک یا چند سلول رویانی بنیادی یا سلول‌های بنیادی القایی چند‌توانی می‌توانند در یک محیط کشت به شکل سه‌بعدی خود را سازمان بدهند. دانشمندان معمولا از این مدل‌های سه‌بعدی از بافت‌های انسانی برای آزمایش داروها استفاده می‌کنند. 

لایوساینس با انتشار گزارشی در این زمینه نوشت موضوعی که پیش از این شبیه داستان‌های علمی‌ــ‌تخیلی به نظر می‌رسید، حالا یک بحث کاربردی واقعی نسبتا جدید در تحقیقاتی است که ممکن است به یک کشف بزرگ منجر شود.

از قلب‌‌های کوچک و تپنده گرفته تا مغزهای کوچک، این به اصطلاح ارگانوئیدها که از سلول‌های بنیادی انسان ساخته شده‌اند، دانشمندان را به یک جهش بزرگ در علم امیدوار کرده‌اند. اندام‌واره‌ها بر خلاف روش‌های قبلی آزمایش روی حیواناتی مانند موش یا میمون، به دانشمندان امکان می‌دهند تا پیچیدگی‌های منحصربه‌فرد اندام‌های انسان را با دقت بیشتری بازسازی کنند. این اندام‌های ریزآزمایشگاهی می‌توانند به دانشمندان کمک کنند تا بفهمند کدام دارو واقعا روی انسان جواب می‌دهد و کدام نه. این روش می‌تواند سرعت کشف داروهای جدید را هم بسیار افزایش دهد.

از سال ۲۰۱۹ به این سو، مدل‌های کوچکی از اندام‌های بدن انسان‌ــ از جمله مغز، قلب و پستان‌ــ در ایستگاه فضایی بین‌المللی کشت داده‌ شده‌اند و پرسشی که اینجا ممکن است مطرح شود این است که چرا دانشمندان این کار را در فضا انجام می‌دهند؟

یکی از دلایل آن ممکن است این باشد که محیط سخت فضا می‌تواند به دانشمندان کمک کند پیری و اختلال‌های مرتبط با آن را که بر انسان روی زمین تاثیر می‌گذارد، راحت‌تر بررسی کنند.

آلیسون موتری، پروفسور متخصص بیماری‌های کودکان در دانشگاه کالیفرنیا، سال‌ها است که سلول‌های بنیادی انسانی را با هدف کشت اندام‌واره‌های مغزی که بیماری‌های مختلف را مدلسازی می‌کنند، به ایستگاه فضایی بین‌المللی می‌فرستد. دانشمندان می‌گویند اختلال‌هایی از جمله آلزایمر یک‌شبه پیش نمی‌آیند و ممکن است چند دهه طول بکشد تا این اختلال در فرد ایجاد شود. به گفته دانشمندان، بررسی‌ها نشان می‌دهند که ریزگرانش در فضا می‌تواند روند پیری سلول‌ها را تسریع کند. از این رو، آن‌ها با بررسی اندام‌واره‌‌های مغزی در شرایط ریزگرانش می‌توانند چگونگی ایجاد تغییرات مرتبط با افزایش سن را در انسان مشخص کنند. این کار به ابداع درمان‌هایی برای پیشگیری از چنین اختلال‌ها و بیما‌ری‌هایی کمک خواهد کرد.

دانشمندان برای مدلسازی مغز پیر، برخی مواد شیمیایی را در ظروف آزمایشگاهی به نورون‌‌ها اضافه می‌کنند. با این حال، موتری به لایوساینس می‌گوید که مغز یک‌شبه پیر نمی‌شود و این آزمایش‌ها آنچه را دقیقا با افزایش سن در بدن اتفاق می‌افتد، نشان نمی‌دهند.

تحقیقات این تیم در زمینه اندام‌واره‌ها با الهام از مطالعه دوقلوهای ناسا انجام می‌شود. در آن آزمایش، اسکات کلی فضانورد به مدت یک سال به فضا رفت در حالی که برادر دوقلوی همسان او مارک، روی زمین ماند. زمانی که اسکات از فضا به زمین برگشت، در مقایسه با برادرش، علائمی از کاهش توان شناختی نشان داد. برای مثال، یادگیری و به خاطر سپردن چیزها برای او دشوارتر از برادرش بود. به گفته موتری، مشخص نیست که چرا این علائم در او مشاهده شد اما یک نظریه می‌تواند این باشد که ریزگرانش فعالیت آنزیمی به نام تلومراز را کاهش می‌دهد.

طول تلومرها در جریان هر تقسیم سلولی به علت وجود مشکل انتهایی همانندسازی مدام کاهش می‌یابد که این موجب توقف چرخه سلولی می‌شود. به همین علت، تلومرها به عنوان یک ساعت درونی کنترل‌کننده تعداد تقسیم‌های سلولی را تعیین می‌کنند. تلومراز در واقع یک آنزیم ریبونکلئوپروتئینی با فعالیت رونویسی معکوس است که این مشکل را حل می‌کند.

برخی دانشمندان به دلیل ارتباط تلومرها با پیری بر این باورند که افزایش طول تلومرها ممکن است در مقابله با پیری و افزایش طول عمر انسان موثر باشد. این تیم تحقیقاتی می‌گوید اندام‌واره‌هایی که پیش‌تر به زمین بازگشته‌اند، نشانه‌هایی از پیری سریع نشان می‌دهند. همچنین ارگانوئیدهای مغزی برخی از ویژگی‌های بیماری‌های مغز و اعصاب از جمله دژنراسیون و استرس سلولی را نشان می‌دهند که معمولا در یکسری از بیماری‌ها دیده می‌شوند. این به محققان امکان می‌دهد گزینه‌ دارویی جدید را برای درمان این بیماری‌ها آزمایش کنند.

به گفته موتری، نخستین مقاله گزارشی درباره نخستین دارویی خواهد بود که در فضا برای بیماری مغزی کشف شده؛ با این حال، دانشمندان می‌گویند که تاریخ دقیق انتشار آن هنوز تایید نشده است.

تومورهای کوچک در فضا
بررسی دوگانه ناسا همچنین الهام‌بخش تیم تحقیقاتی دیگری از دانشگاه کالیفرنیا به سرپرستی دکتر کاتریونا جیمیسون، در زمینه رشد اندام‌واره‌ها در فضا شد. با این تفاوت که این بار نه مغزهای کوچک بلکه تومورهای کوچک به فضا ارسال شدند.

در مورد نمونه اسکات کلی، زمانی که او به زمین بازگشت مشخص شد که نشانه‌هایی از کوتاه شدن تلومرها، آسیب به دی‌ان‌ای و مولکول‌های پیام‌رسان در خونش بروز کرده است؛ آنچه ژن‌هایی خاص را فعال می‌کند که به سلول‌های سرطانی امکان می‌دهند رشد کنند و گسترش یابند.

جیمیسون به لایوساینس می‌گوید که این نشان می‌دهد که شرایط استرس‌زا در فضا می‌تواند به نوعی رشد سرطان را تحریک کند و از این رو این تحقیق، می‌تواند الگوی خوبی برای بررسی چگونگی گسترش بیماری سرطان باشد.

این تیم کارش را با ارسال سلول‌های بنیادی خون به فضا آغاز کرد و تنها پس از یک ماه، سلول‌ها نشانه‌هایی از روشن شدن جهش‌های ژنتیکی مرتبط با سرطان را بروز دادند. این تغییرات با رشد و تقسیم غیرطبیعی در سلول‌ها مرتبط بود. محققان سپس تعدادی از مدل‌های اندام‌واره از تومور سرطان خون، سرطان روده بزرگ و سرطان پستان را به همراه کاوشگر فضایی خصوصی آکسیوم۱ به فضا فرستادند. سلول‌های موجود در اندام‌واره‌ها (ارگانوئیدها) ژنی به نام ای‌دی‌ای‌آر۱ (ADAR1) را هم که کار آن رمزگذاری آنزیمی است که به گفته دانشمندان، سبب تکثیر سرطان می‌شود، فعال کردند.

این تیم تحقیقاتی در یک آزمایش جداگانه دریافت که دو داروی مهارکننده ای‌دی‌ای‌آر۱ به نام‌های فدراتینیب و ربیکسینیب هم می‌توانند رشد تومورهای کوچک را کاهش دهند.

این تیم پژوهشی در قالب بخشی از آخرین پرتاب محموله‌اش به ایستگاه فضایی بین‌المللی، در حال آزمایش روشی برای بررسی پتانسیل این داروها در از بین بردن سرطان در اندام‌واره‌های تومور سرطان پستان است.

آینده اندام‌واره‌ها در فضا
دانشمندان می‌گویند این تحقیقات می‌تواند به افرادی که در پروازهای فضایی تجاری شرکت می‌کنند، کمک کند از آسیب‌های احتمالی در سفرهای فضایی در امان بمانند. برای مثال آن‌ها می‌توانند پیش از رفتن به فضا، برای محافظت سلول‌های بنیادی خونشان در برابر سرطانی شدن، دارویی مصرف کنند.

دانشمندان قصد دارند در اواخر سال ۲۰۲۴ بر اساس اکتشاف‌هایشان در فضا، آزمایش بالینی داروی ربیکسینیب را برای هدف قرار دادن میلوفیبروز، سرطان خونی که مغز استخوان را درگیر می‌کند، آغاز کنند.

پژوهشگران دانشکده داروسازی در دانشگاه واشینگتن نیز در همین زمینه به بررسی چگونگی تاثیر محیط فضا روی کلیه‌ها می‌پردازند.

به گفته این محققان، ما امروزه می‌توانیم چیزهایی را از فضا یاد بگیریم که ممکن است به ما در درمان بیماری‌ها روی زمین کمک کنند.

محققان می‌گویند رشد اندام‌واره‌ها در ایستگاه فضایی بین‌المللی با انجام دادن این کار روی زمین بسیار متفاوت است. به گفته آن‌ها، در این آزمایش‌ها، مقدار تجهیزات آزمایشگاهی که دانشمندان در اختیار دارند محدود است و این خطر هم همیشه وجود دارد که پرتاب موشک در آخرین لحظه لغو شود.

دانشمندان می‌گویند بازگرداندن اندام‌واره‌ها به زمین هم می‌تواند بسیار خطرناک باشد، چرا که بار حمل شده با فضاپیما اغلب در اقیانوس فرود می‌آید. با این همه، متخصصان امیدوارند بتوانند از این اندام‌واره‌ها برای گسترش مرزهای دانش پزشکی استفاده کرد.

جیمیسون با اشاره به اینکه از این تحقیقات پیشگامانه هیجان‌زده است، می‌گوید این یک نقطه‌ عطف در اکتشاف‌های مرتبط با سرطان است و «ما دکمه خاموش کردن سرطان را پیدا کرده‌ایم».

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا