دانشمندان در موسسه فناوری ماساچوست (MIT) روشی انقلابی برای مهندسی رگهای خونی مصنوعی ابداع کردهاند که با دقت بیسابقهای، شبکههای عروقی پیچیده را در آزمایشگاه بازسازی میکند. این پیشرفت میتواند گامی مهم در جهت ساخت اندامها و بافتهای مصنوعی قابل پیوند باشد.
رگهای خونی، بهویژه مویرگهای میکروسکوپی که اکسیژن و مواد مغذی را به بافتها میرسانند، نقشی حیاتی در سلامت اندامها ایفا میکنند. بازسازی دقیق این شبکههای ظریف، چالش بزرگی در حوزه مهندسی بافت بوده است.
این روش جدید بر پایه استفاده از نیروهای مغناطیسی برای کشش و هدایت سلولهای رگ خونی استوار است. محققان با اعمال میدانهای مغناطیسی، توانستهاند رشد و جهتگیری این سلولها را با دقت قابل توجهی کنترل کنند.
ریتو رامن، مهندس مکانیک در MIT و از نویسندگان این پژوهش، توضیح میدهد: “بافتهای سالم به شبکههای عروقی سازمانیافته متکی هستند، اما پروتکلهای پیشرفته کنونی امکان ساخت چنین شبکههایی را در بافتهای مهندسیشده فراهم نمیکنند. توانایی برنامهریزی رشد رگهای خونی با نشانههای فیزیکی میتواند ساخت بافتهای مهندسیشده تکرارپذیر و مقیاسپذیر را برای ترمیم عملکرد پس از بیماریهای ناتوانکننده یا آسیبدیدگی امکانپذیر کند.”
این سیستم شامل یک تراشه کوچک حاوی سلولهای اندوتلیال (سلولهای پوشاننده رگهای خونی) است که در ژل کلاژن معلق شدهاند. یک آهنربای کوچک نیز درون تراشه قرار گرفته و توسط آهنرباهای خارجی در سه بعد کنترل میشود.
با تغییر قدرت نیروی مغناطیسی خارجی، محققان توانستند طول و تعداد رگهای خونی جدیدی را که تشکیل میشدند، تنظیم کنند. این تکنیک، شکلی تطبیقیافته از رویکردی است که پیشتر برای ساخت عضلات و اعصاب مصنوعی به کار رفته بود.
نتایج اولیه این پژوهش که در مجله PNAS منتشر شده، امیدوارکننده است. رامن میافزاید: “نکته کلیدی این است که کشش رفت و برگشتی رگ خونی به نظر میرسد تعداد مویرگهای جدیدی را که رشد میکنند، افزایش میدهد. نیروهای مکانیکی نقش مهمی در بدن ما ایفا میکنند. این بدان معناست که اگر بخواهیم رگهای بیشتری یا کمتری، یا رگهای کوتاهتر یا بلندتر، یا رگهایی در جهات خاصی رشد دهند، اکنون میدانیم چگونه این کار را انجام دهیم.”
پیش از این، روشهایی مانند چاپ سهبعدی یا کشت سلولها در ظروف آزمایشگاهی برای بازسازی رگهای خونی به کار میرفت، اما فاقد دقت کافی بودند. این روش جدید، با کنترل دقیقتر، راه را برای ساخت بافتهای پیچیدهتر هموار میسازد.
محققان همچنین دریافتند که کانالهای یونی PIEZO1 که به فشار مکانیکی پاسخ میدهند، در فرآیند تشکیل رگهای خونی نقش حیاتی دارند. آزمایشها با سلولهایی که این ژن در آنها غیرفعال بود، نشان داد که تعداد رگهای خونی کمتری تشکیل میشود.
گامهای بعدی شامل بررسی جریان خون در رگهای مصنوعی ساخته شده و تلاش برای ساخت اندامها و بافتهای مصنوعی کاملتر، با شروع از بافت عضلانی، است. جسیکا شاه، مهندس پزشکی در MIT، در این باره میگوید: “ما در حال بررسی این موضوع هستیم که چگونه الگوی دقیق رشد رگهای خونی میتواند به بهبود عملکرد عضلات کمک کند.”
