فناوری روده مصنوعی ارتباط مستقیم التهاب مزمن و سرطان روده را آشکار کرد
پژوهشگران با توسعه یک مدل «روده روی تراشه» انسانی، سه عامل پنهان در تشدید بیماری التهابی روده و افزایش خطر سرطان را شناسایی کردند.
به گزارش سرویس سلامت و پزشکی بازتاب امروز، بیماری التهابی روده یا IBD یکی از بیماریهای مزمن دستگاه گوارش است که شامل بیماری کرون و کولیت اولسراتیو میشود. این بیماریها میلیونها نفر را در سراسر جهان درگیر کردهاند. التهاب مزمن، آسیب بافتی و ایجاد فیبروز از مهمترین پیامدهای این بیماریها به حساب میآیند. با وجود سالها تحقیق، دانشمندان هنوز علت دقیق تشدید بیماری و روند پیشرفت آن را به طور کامل شناسایی نکردهاند.
پژوهشگران برای بررسی دقیقتر این بیماری، یک مدل انسانی از روده را در آزمایشگاه طراحی کردند. این سامانه از فناوری «ارگان روی تراشه» استفاده میکند. در این فناوری، سلولهای انسانی در یک محیط میکروسیالی رشد میکنند تا شرایط واقعی بدن شبیهسازی شود.
دانشمندان در این پروژه از سلولهای گرفتهشده از بخشهای سالم و ملتهب روده بیماران مبتلا به IBD استفاده کردند. این تراشهها شامل سلولهای اپیتلیال روده و فیبروبلاستهای استرومایی بودند. همچنین پژوهشگران جریان مایعات، شرایط مشابه گردش خون و حرکات کششی شبیه انقباضهای طبیعی روده را در سیستم بازسازی کردند.
این مدل «روده روی تراشه» به پژوهشگران اجازه داد که روند التهاب، تخریب سد محافظ روده و تغییرات بافتی را به صورت زنده و لحظهای مشاهده کنند.
نتایج آزمایشها نشان داد که فیبروبلاستهای استرومایی فقط نقش پشتیبان ساختاری ندارند. این سلولها میتوانند به عامل فعال بیماری تبدیل شوند. زمانی که پژوهشگران فیبروبلاستهای گرفتهشده از بیماران مبتلا به IBD را کنار سلولهای سالم روده قرار دادند، سلولهای سالم نیز رفتارهای مشابه بیماری را نشان دادند.
سد محافظ روده در این شرایط ضعیف شد و التهاب افزایش یافت. پژوهشگران اعلام کردند که این یافته برای نخستین بار نشان میدهد که فیبروبلاستهای بیمار میتوانند به تنهایی تغییرات مرتبط با IBD را در سلولهای سالم ایجاد کنند.
همچنین دانشمندان تاثیر حرکات مکانیکی روده را بررسی کردند. آزمایشها نشان داد که کششهای مداوم مشابه حرکات طبیعی روده، التهاب و فیبروز را تشدید میکند. این نتیجه نشان میدهد که حرکات فیزیکی روده نیز میتواند در شدت بیماری نقش داشته باشد.
پژوهشگران در ادامه رفتار سلولهای ایمنی را زیر نظر گرفتند. نتایج نشان داد که سلولهای ایمنی در تراشههای مبتلا به IBD با شدت بیشتری وارد بافت اپیتلیال میشوند. این رفتار شباهت زیادی با شرایط مشاهدهشده در بیماران واقعی داشت.
بخش دیگری از پژوهش به بررسی تاثیر هورمونهای بارداری اختصاص داشت. دانشمندان سطح هورمونهای مشابه سهماهه نخست بارداری را وارد سیستم کردند. در این شرایط، التهاب و فیبروز در تراشههای مبتلا به IBD به شکل قابل توجهی افزایش یافت. این اتفاق در نمونههای سالم مشاهده نشد.
این یافته میتواند توضیحی زیستی برای تشدید علائم بیماری در برخی زنان باردار ارائه کند. پژوهشگران معتقد هستند که تغییرات هورمونی ممکن است در شدت التهاب روده نقش مهمی داشته باشد.
همچنین این مدل برای بررسی ارتباط IBD و سرطان روده بزرگ استفاده شد. پژوهشگران تراشهها را در معرض یک ماده سرطانزا قرار دادند. نتایج نشان داد که نمونههای مبتلا به IBD جهشهای ژنتیکی بیشتری را تجربه کردند. تغییرات کروموزومی و فعال شدن مسیرهای مرتبط با سرطان نیز در این نمونهها بیشتر بود.
دانشمندان دریافتند که فیبروبلاستهای مرتبط با IBD نشانگر اولیه سرطان روده بزرگ موسوم به CEACAM5 را در سلولهای سالم افزایش میدهند. این موضوع نشان میدهد که سلولهای استرومایی میتوانند در آغاز روند سرطان نقش مستقیم داشته باشند.
پژوهشگران تاکید کردند که التهاب مزمن و فیبروز فقط پیامد بیماری نیستند و ممکن است خود آنها باعث افزایش خطر سرطان شوند.
دانشمندان اعلام کردند که این فناوری میتواند در آینده به ابزاری مهم برای مطالعه بیماریهای پیچیده، بررسی واکنش بیماران به داروها و توسعه درمانهای شخصیسازیشده تبدیل شود.
نتایج این پژوهش در نشریه علمی Nature Biomedical Engineering منتشر شده است.
