تولید اندام انسان با چاپگرهای سه‌بعدی

محققان دانشگاه ویک فارست در کارولینای شمالی با استفاده از شیوه‌های چاپ سه بعدی در حال ساخت چارچوب‌هایی برای پرورش سلول انسان بر روی آن و تولید اعضای چهره مانند بینی و گوش هستند.

به گزارش ایسنا، اگرچه کارشناسان گفته‌اند که تا پرورش کل اعضای کاربردی وقت زیادی لازم است، اما مهندسان زیستی در حال حاضر توانسته‌اند رگهای خونی جدیدی را در بیماران پرورش داده و مورد استفاده قرار دهند.

همچنین دانشمندان اکنون در مسیر تولید جایگزین‌هایی برای بینی و گوش بیماران نیازمند هستند.

در حال حاضر گوشهای جایگزین با موادی ساخته می‌شود که از قوام غیرطبیعی اسفنج مانند برخوردارند. در برخی موارد جراحان از دنده بیمار برای ساخت گوش جایگزین استفاده می‌کنند که شیوه‌ای چالش برانگیز و دردناک است و همچنین محصول نهایی به ندرت ظاهر طبیعی داشته و عملکرد درستی ارائه نمی‌کنند.

پرورش ریه و دیگر اندام بدن برای پیوند از دیگر اهداف بوده و دانمشندان مدعی هستند که به تولید آنها نیز نزدیکتر شده‌اند.

یک چاپگر سه بعدی در دانشگاه فیک فارست تاکنون توانسته یک کبد پیش‌ساخت را بسازد. در آزمایشگاههای دیگر دانشمندان در حال بررسی چگونگی ساخت چارچوب داخلی قلب، ریه، کبد و کلیه انسان و حیوان برای ساخت کاشتهای ویژه هستند.

این چاپگر به جای جوهر یک چارچوب زیست تجزیه‌پذیر ژل مانند به علاوه ترکیبی از سلول‌ها را برای ساخت لایه به لایه کلیه تولید می‌کند.

دکتر آنتونی آتالا که پیشگام این فناوری جدید است تاکنون توانسته مثانه و مجرای خروجی ادرار را از سلولهای بنیادی خود بیماران تولید کند.

یک سازوکار دیگر برای ساخت اندام که توسط آتالا و چند مرکز پژوهشی دیگر مورد استفاده قرار گرفته، رها کردن سلولها از چارچوب بیجانی است که در این شیوه سلولها را در کنار هم نگهداشته و سپس کاشت سلولهای جدید انسان بر روی این چارچوب انجام می‌شود.

اگرچه آتالا انتظار دارد که به واقعیت پیوستن استفاده از اندام چاپی در بدن بیماران چندین سال به طول بینجامد.

دکتر جان لاماتینا از دانشکده پزشکی دانشگاه مریلند اظهار کرد: این کار تقریبا مانند گرفتن یک ساختمان، بیرون کردن ساکنان و پر کردن مجدد آن از سکنه جدید است.

لاماتینا از این رویکرد برای تولید کبد استفاده کرده که به گفته وی یکی از چالش‌برانگیزترین شیوه‌ها است. یکی از اهداف این فرآیند، انسانی‌سازی اندام خوک برای پیوند از طریق جایگزینی سلولهای آنها با سلولهای انسان است.

محققان موسسه قلب تگزاس در هوستون در سال 2008 توانستند یک قلب تپنده ابتدایی موش را با شیوه جایگزینی سلول تولید کنند و اکنون این شیوه را بر روی اندام دیگر نیز اعمال کرده‌اند.

پزشکان امیدوارند در آینده بیماران بتوانند سلولهای خود را از طریق نمونه‌گیری یا خون‌گیری اهدا کنند. سپس یک آزمایشگاه از آنها یا سلول‌های به دست آمده از آنها برای پرورش بر روی یک چارچوب که شبیه اندام مورد نیاز انسان شکل گرفته، استفاده خواهند کرد.

در برخی موارد این شیوه به یک عملکرد استاندارد تبدیل شده است. جراحان می‌توانند از سلولهای بسیار استفاده کرده و پس از پردازش در آزمایشگاه برای ترمیم غضروف زانو مورد استفاده قرار دهند. قربانیان سوختگی نیز با پوستهای پرورش یافته در آزمایشگاه ترمیم می‌شوند.

اما این رویکرد کشت و چارچوب برای ساخت یک عضو بدن به راحتی کاشت بذر چمن نیست.

تاکنون بخش‌های بدن انسان که در آزمایشگاه پرورش یافته‌اند دارای ساختارهای تقریبا ساده به شکل ورق، لوله یا مخازن توخالی بوده‌اند. ساخت اندام جامد داخلی مانند کبد، قلب و کلیه بسیار پیچیده‌تر است اما آزمایشگاهی در دانشگاه ییل از فرآیند جایگزینی سلول برای ساخت شش‌های موش استفاده کرده‌اند که به طور موقت در بدن آنها عمل کرده بود. اکنون آنها به دنبال اهداف بزرگتر و کار با چارچوب‌های شش انسان و خوکها هستند.

کارشناسان دیگر در جستجو برای استفاده از سلولهای بنیادی مغز استخوان یا چربی بدن به عنوان گونه جدید از سلولها برای اندام خاص هستند.

آنها امیدوارند بین پنج تا 10 سال آینده این اندام برای استفاده در بدن انسان آماده شوند.