دانشمندان موفق به بازسازی اندام قورباغه شدند؛ آزمایشی امیدوارکننده برای انسان
در روشی نوآورانه در زمینه‌ی پزشکی بازسازی، پژوهشگران موفق شدند اندام نوعی قورباغه را با امکان برگشتن حس لامسه به‌طور کامل بازسازی کنند؛ روشی که با بهبود آن می‌توان به بازسازی کامل اندام‌ها در انسان امیدوار بود.
بدن ما، ما را به جهان متصل می‌کند و وقتی انسان‌ها بخش‌هایی از بدن خود را بر اثر بیماری یا عامل بیرونی (تروما) از دست می‌دهند، اغلب احساس می‌کنند که بخشی از شخصیت خود را از دست داده‌اند، حتی غم و اندوهی شبیه از دست دادن یکی از عزیزانشان را تجربه می‌کنند. احساس از دست دادن شخصی آن‌ها موجه است زیرا برخلاف سمندرها یا شخصی‌های کمیک‌ها مانند ددپول، بافت‌های انسان بالغ عموما بازسازی (Regeneration) نمی‌شوند و از دست دادن اندام، دائمی و غیرقابل بازگشت است.
یا شاید قابل بازگشت باشد؟
در حالی که تاکنون پیشرفت‌های چشمگیری در فناوری‌های پروتز و بیونیک برای جایگزینی اندام‌های از دست رفته صورت گرفته است، اما این فناوری‌ها هنوز نمی‌توانند حس لامسه را بازیابی کنند، احساس درد ناشی از اندام‌های فانتوم را به حداقل برسانند یا با قابلیت‌های یک اندام طبیعی مطابقت داشته باشند. بدون بازسازی خود اندام، فرد نمی‌تواند لمس یک عزیز یا گرمای خورشید را احساس کند.
یک پژوهش زیست‌شناسی در زمینه‌ی بازسازی اندام و توسعه‌ی مهندسی زیست‌پزشکی که در نشریه‌ی «ساینس ادونسز» (Science Advances) منتشر شده است، نشان داد که تنها ۲۴ ساعت درمان طراحی شده، برای آغاز بازسازی اندام‌های کاملا کاربردی و حساس به لمس در قورباغه‌ها کافی است.
آغاز بازسازی
در طول رشد کاملا اولیه، سلول‌هایی که در نهایت به اندام تبدیل می‌شوند، با استفاده از مجموعه‌ای از سیگنال‌های شیمیایی، بیومکانیکی و الکتریکی، خود را در ساختارهای تشریحی دقیقی قرار می‌دهند. در زمینه‌ی بازسازی اندام‌ها این‌طور تشخیص داده شده که خیلی ساده‌تر است اگر از سلول‌ها بخواهیم همان کارهایی را که قبلا در طول رشد اولیه انجام داده‌اند، تکرار کنند. بنابراین پژوهشگران به دنبال راه‌هایی برای فرستادن سیگنال آغاز «آغاز ساخت اندام» به سلول‌های محل جداشدگی بودند.
با این وجود یکی از چالش‌های اصلی در انجام این کار، کشف چگونگی ایجاد محیطی است که به جای ایجاد اسکار (جای زخم)، بدن را به بازسازی تشویق کند. در حالی که اسکارها به محافظت از بافت آسیب دیده در برابر آسیب بیشتر کمک می‌کنند، اما از سوی دیگر محیط سلولی را به گونه‌ای تغییر می‌دهند که از بازسازی جلوگیری می‌کند.
برخی از جانوران آبزی مانند «آکسولوتل» (Axolotl) یا «سمندر مکزیکی» در بازسازی اندام بدون ایجاد اسکار تسلط پیدا کرده‌اند و حتی در مراحل اولیه‌ی رشد انسان هم، کیسه‌ی آمنیوتیک محیطی را فراهم می‌کند که می‌تواند مکانیسم‌های بازسازی را تسهیل کند. بنابراین دانشمندان فرض کردند که ایجاد یک محیط مشابه می‌تواند بر تشکیل اسکار در زمان آسیب غلبه کند و به بدن اجازه دهد سیگنال‌های احیاکننده‌ی بافت را دوباره فعال کند.
برای اجرای این ایده، پژوهشگران یک دستگاه پوشیدنی ساخته شده از یک هیدروژل ابریشم را به‌عنوان راهی برای ایجاد یک محفظه‌ی عایق برای بازسازی با مسدود کردن سیگنال‌های دیگر که بدن را به سمت ایجاد اسکار یا انجام فرآیندهای دیگر هدایت می‌کند، توسعه دادند. سپس دستگاه را با یک کوکتل (مخلوط چندگانه) از پنج دارو درگیر در رشد طبیعی حیوانات و رشد بافت بارگذاری کردند.
دانشمندان تصمیم گرفتند این دستگاه را با استفاده از قورباغه‌ی پنجه‌دار آفریقایی آزمایش کنند، گونه‌ای که معمولا در تحقیقات حیوانی استفاده می‌شود و همانند انسان در بزرگ‌سازی اندام‌ها را بازسازی نمی‌کند. آن‌ها دستگاه را به مدت ۲۴ ساعت روی یک پای جانور قرار دادند. سپس آن را برداشتند و مشاهده کردند که چگونه محل عضو از دست رفته در طول زمان تغییر کرده است.
در طول ۱۸ ماه، دانشمندان از اینکه دیدند قورباغه توانسته پاهای خود را بازسازی کنند، شگفت‌زده شدند. ازجمله برآمدگی‌های انگشت-مانند با رشد دوباره‌ی عصب، استخوان و عروق خونی قابل توجه همراه شده بود. اندام‌ها همچنین به فشار اندک پاسخ دادند و این نشان داد که حس لامسه بازسازی شده است و به قورباغه امکان داد که به رفتار شنای عادی خود بازگردند.
قورباغه‌هایی که بدون کوکتل دارویی از دستگاه روی آن‌ها استفاده شد، رشد مجدد محدودی بدون عملکرد مناسب در اندام‌ها داشتند و همچنین قورباغه‌هایی که با این دستگاه یا کوکتل دارویی درمان نشده بودند، اندام خود را دوباره رشد ندادند و بخش‌هایی را که به لمس حساس نبودند و از نظر عملکردی آسیب دیده بودند، در محل زخم بر جای گذاشتند.
نکته‌ی جالب توجه آن است که قورباغه‌هایی که با این دستگاه و کوکتل دارویی درمان شده‌اند هم کاملا یکپارچه بازسازی نشده‌اند؛ برای نمونه گاهی اوقات استخوان‌ها تکه‌تکه شدند. با این وجود، ناقص بودن اندام جدید به دانشمندان می‌گوید که سیگال‌های مولکولی کلیدی دیگری ممکن است وجود نداشته باشند و هنوز بسیاری از جنبه‌های درمان می‌تواند بهینه شود. هنگامی که این سیگنال‌ها شناسایی شد، افزودن آن‌ها به درمان دارویی می‌تواند به‌طور بالقوه روند از دست دادن اندام را در آینده معکوس کند.
آینده‌ی پزشکی بازسازی
تروما یکی از علل اصلی مرگ و میر و ناتوانی در آمریکایی‌هاست و از دست دادن اندام در اثر آسیب شدید، شایع‌ترین منبع معلولیت مادام‌العمر است. این آسیب‌ها اغلب بر اثر تصادفات خودرو، آسیب‌های ورزشی، عوارض جانبی بیماری‌های متابولیک مانند دیابت و حتی آسیب‌های میدان جنگ ایجاد می‌شوند.
امکان رمزگشایی و بیدار کردن سیگنال‌های خفته که بدن را قادر می‌سازند تا بخش‌هایی از خود را بازسازی کند، یک انقلاب در علم پزشکی است. فراتر از رشد مجدد اندام‌های از دست رفته، بازسازی اندام‌هایی مانند قلب پس از حمله‌ی قلبی یا بافت مغز پس از سکته، می‌تواند عمر را بیشتر کند و کیفیت آن را به‌طور چشمگیری افزایش دهد.
این درمان اما هنوز برای استفاده در انسان آماده نیست و از سویی به گفته‌ی دانشمندان فقط زمانی کار می‌کند که بلافاصله پس از آسیب و پیش از ایجاد اِسکار اعمال شود. اما کشف و درک سیگنال‌هایی که به سلول‌ها امکان بازسازی می‌دهند، به این معنی است که شاید بیماران مجبور نباشند تا دانشمندان واقعا تمام پیچیدگی‌های چگونگی ساخت اندام‌های پیچیده را پیش از درمان، درک کنند.
کامل کردن دوباره‌ی یک فرد به معنای چیزی بیشتر از جایگزین کردن اندام اوست و با بازیابی حس لامسه و توانایی عملکرد هم همراه است. به همین دلیل است که رویکردهای جدید در پزشکی بازسازی و ترمیمی، اکنون در مسیر شناسایی چگونگی انجام آن حرکت می‌کنند.
عکس کاور: طرحی مفهومی از بازسازی اندام در قورباغه
Credit: iStock/Getty Images
منبع: Fast Company
