چاپ کلیه مینیاتوری انسان برای استفاده در حوزه دارو و درمان

 پژوهشگران از فناوری پیشرفته برای چاپ زیستی کلیه‌های مینیاتوری انسان در آزمایشگاه استفاده کرده و شرایط را برای درمان‌های جدید نارسایی کلیه و احتمالاً پیوندهای آزمایشگاهی مهیا کردند.

این پروژه با رهبری موسسه تحقیقات کودکان مورداک (MCRI) و شرکت زیست‌فناوری ارگانوو انجام شده و نتایج آن در قالب مقاله‌ای در نشریه  Nature Materials منتشر شده است.

محققان در این مقاله نشان داد که چگونه از کلیه‌های مینیاتوری انسان که با استفاده از چاپ سه بعدی تولید شده می‌توان در  غربالگری سمیت دارویی به منظور اعتبار سنجی دارو استفاده کرد، داروهایی که معمولا به کلیه انسان آسیب می‌زنند.

این تحقیق نشان داد که چگونه چاپ سه بعدی سلول‌های بنیادی می تواند ساختارهایی از بافت کلیه را که برای پیوند لازم است، تولید کند.

چاپ سه بعدی مبتنی بر اکستروژن، همانند فشردن لوله خمیر دندان، از  زیست‌جوهر ساخته شده از خمیر سلول‌های بنیادی استفاده می کند و آنها را از طریق پیپت هدایت شده توسط کامپیوتر، فشرده کرده تا بافت زنده مصنوعی در یک ظرف ایجاد شود. محققان MCRI برای ایجاد اندام‌های کوچک با شرکت ارگانوو  در سن دیگو همکاری کردند.

ملیسا لیتل، از MCRI ، که رهبر جهانی در مدل سازی کلیه انسان است، برای اولین بار در سال 2015 رشد ارگانوئیدهای کلیه را آغاز کرد. اما این روش جدید چاپ زیستی سریع‌تر و قابل اطمینان‌تر است و اجازه می دهد تا سرعت کل فرآیند افزایش یابد. این مطالعه نشان داد که چاپ سه بعدی می تواند در طی 10 دقیقه حدود 200 کلیه مینیاتوری ایجاد کند، بدون این که کیفیت محصول افت داشته باشد.

کلیه‌های مینیاتوری زیست‌چاپ شده، بزرگتر از یک دانه برنج تا اندازه ناخن  بوده، کاملاً شبیه کلیه‌ای با اندازه واقعی هستند. این کلیه‌ها دارای اجزاء کلیه واقعی از جمله لوله‌های ریز و رگ های خونی و ساختارهای فیلتر کننده به نام نفرون هستند.

پروفسور لیتل می‌گوید: «با استفاده از این اندام های کوچک، امیدواریم که بتوانیم داروها را برای یافتن روش‌های درمانی جدید برای بیماری کلیه یا آزمایش اینکه آیا داروی جدید به کلیه آسیب می رساند، مورد آزمایش قرار دهیم.»

وی می‌افزاید: «آسیب ناشی از دارو در کلیه، یک عارضه جانبی عمده است و پیش بینی آن با استفاده از مطالعات حیوانی دشوار است. چاپ زیستی کلیه انسان یک روش عملی برای آزمایش سمیت قبل از استفاده است.»

در این مطالعه ، سمیت آمینوگلیکوزیدها، دسته ای از آنتی بیوتیک‌ها که معمولاً به کلیه آسیب می رسانند، مورد بررسی قرار گرفت.

چاپ زیستی سه بعدی می تواند مقادیر بیشتری از بافت کلیه را تولید کند. با دستکاری دقیق خواص بیوفیزیکی، از جمله تعداد سلول و ترکیبات می‌توان به نتیجه مطلوب‌تری رسید. نتایج این مطالعه نشان داد رشد بافت انسان از سلول‌های بنیادی نوید بافت کلیه مهندسی شده را می دهد.

با تولید سلول‌های بنیادی از یک بیمار مبتلا به بیماری کلیوی ژنتیکی  و سپس رشد کلیه مینیاتوری از آنها، فرصت‌های تازه‌ای در برنامه های درمانی خاص برای هر بیمار ایجاد می‌شود، که می تواند به درمان طیف وسیعی از بیماری های کلیوی کمک کند.