آسیب نخاعی حکم زندانی مادام العمر در بدن بی حرکت را داشت؛ اما اکنون موجی از تحولات علمی، این باور را در هم می شکند. پژوهشگران با بهره گیری از میکروربات های زیستی و سلول های بنیادی، راهی تازه برای ترمیم نخاع آسیب دیده پیدا کردند که در این مقاله از هاریکا خبر به معرفی آن می پردازیم.

چالش دیرینه ترمیم نخاع آسیب دیده

برای دهه ها، دانشمندان با این واقعیت تلخ دست و پنجه نرم می کردند که سلول های عصبی نخاع پس از آسیب، تقریباً توانایی بازسازی مؤثر را از دست می دهند. در محل آسیب، بافت اسکار تشکیل می شود که مانند سدی محکم از رشد دوباره رشته های عصبی جلوگیری می کند.

به همین دلیل، حتی آسیب های به ظاهر کوچک در ناحیه گردن یا کمر می توانست منجر به فلگی دائم اندام ها شود. روش های درمانی موجود بیشتر بر توانبخشی و جلوگیری از پیشرفت آسیب متمرکز بودند، نه ترمیم واقعی بافت عصبی. اما فناوری جدید قرار است این معادله را برای همیشه تغییر دهد.

میکروربات های زیستی؛ ایده ای که مرزها را جابه جا می کند

نوآوری پژوهشگران سوئیسی در این است که سلول های پیش ساز عصبی را با نانوذرات ویژه ای ترکیب کرده اند. سلول های پیش ساز عصبی از سلول های بنیادی پرتوان القایی به دست می آیند؛ یعنی سلول های معمولی بدن که در آزمایشگاه به حالت اولیه بازبرنامه ریزی شده اند.

این سلول ها توانایی تبدیل شدن به هر نوع سلول عصبی مورد نیاز را دارند. در کنار آنها، نانوذرات دولایه ای به کار رفته که لایه داخلی به میدان مغناطیسی حساس است و لایه بیرونی این تحریک را به پالس الکتریکی تبدیل می کند. حاصل این پیوند هوشمند، موجودی به اندازه شش میکرومتر است که «NPCbot» نام گرفته است.

آزمایشگاهی به اندازه یک تراشه

ساخت این میکروربات ها در سامانه های «آزمایشگاه روی تراشه» انجام می شود؛ بسترهایی بسیار کوچک با مساحتی حدود یک سانتی متر مربع. در این سامانه، سلول های عصبی در یک مخزن میکروسکوپی به دام می افتند و سپس نانوذرات به آنها افزوده می شوند.

نکته شگفت انگیز آن است که تنها پس از سی دقیقه، هزاران میکروربات آماده استفاده می شوند. پژوهشگران برای رسیدن به تعداد مورد نیاز برای آزمایش های حیوانی (چند میلیون نمونه) از چندین سامانه به صورت همزمان بهره گرفته اند. این روش تولید سریع و استاندارد، یکی از نقاط قوت اصلی این فناوری به شمار می رود.

بازگشت توان شنا در گورخرماهی

اولین گام برای آزمایش این فناوری روی لاروهای گورخرماهی برداشته شد؛ موجودی که نخاع آن شباهت هایی به انسان دارد. پس از ایجاد آسیب نخاعی، میکروربات ها با دقت به محل ضایعه تزریق شدند و میدان های الکترومغناطیسی خارجی اعمال گردید.

نتایج فراتر از انتظار بود. تنها سه روز بعد، گورخرماهی ها تقریباً توانایی طبیعی خود در شنا کردن و جست وجوی محیط را بازیافتند. دانشمندان مشاهده کردند که سلول های بنیادی با سرعت بیشتری به سلول های عصبی تبدیل شده و رشته های ارتباطی جدید در نخاع شکل گرفته است.

موفقیت در موش های دارای قطع کامل نخاع

مرحله بعدی دشوارتر و تعیین کننده تر بود: آزمایش روی موش هایی که نخاع آنها به طور کامل قطع شده بود. برخلاف گورخرماهی، نخاع پستانداران توانایی بازسازی طبیعی قابل توجهی ندارد و این مدل به واقعیت آسیب های انسانی نزدیک تر است.

پس از ۲۸ روز، بررسی ها نشان داد که سلول های عصبی در محل آسیب دوباره با یکدیگر ارتباط برقرار کرده اند. موش های درمان شده به تدریج الگوهای حرکتی طبیعی تری از خود نشان دادند. طول گام ها، هماهنگی اندام ها، نحوه راه رفتن و رفتارهای اکتشافی به طور چشمگیری بهبود یافت. مهم تر اینکه هیچ نشانه ای از عوارض جانبی جدی یا واکنش ایمنی مشاهده نشد.

تحریک الکتریکی بدون نیاز به کاشت الکترود

یکی از مهم ترین مزیت های این روش، حذف الکترودهای کاشتنی است. در رویکردهای رایج، تحریک سلول های بنیادی نیازمند تجهیزات سیمی و جراحی های پیچیده بود. اما در فناوری جدید، نانوذرات مغناطوالکتریک سیگنال های مغناطیسی خارجی را مستقیم به پالس های الکتریکی تبدیل می کنند.

به این ترتیب، پزشکان تنها با اعمال میدان مغناطیسی از بیرون بدن می توانند فرآیند ترمیم را هدایت کنند. این ویژگی باعث می شود درمان بسیار کم تهاجمی، ایمن تر و با عوارض جانبی کمتری همراه باشد؛ موضوعی که در مورد بافت حساس نخاع، حیاتی به شمار می رود.

پس از آنکه سلول های پیش ساز به سلول های عصبی بالغ تبدیل شدند، ساختار میکروربات ها به تدریج در بافت حل می شود. پوشش تیتانات باریم روی نانوذرات، پایداری و سازگاری زیستی مناسبی را فراهم کرده است، هرچند پژوهش های بیشتری برای اطمینان از سرنوشت بلندمدت این ذرات در بدن لازم است.

آینده پزشکی بازساختی؛ فراتر از نخاع

با وجود نتایج امیدوارکننده، هنوز راه درازی تا آغاز آزمایش های انسانی باقی مانده است. پژوهشگران باید بهترین پارامترهای میدان مغناطیسی، مدت زمان تحریک و دوز مناسب نانوذرات را برای انسان تعیین کنند. اما ظرفیت این فناوری محدود به ترمیم نخاع آسیب دیده نیست.

به گفته محققان، این پلتفرم نوین می تواند در حوزه های دیگری مانند بیماری های قلبی، درمان سرطان، ترمیم زخم های مزمن و سایر روش های پزشکی بازساختی هدفمند نیز به کار گرفته شود. اگر مسیر موفقیت ادامه یابد، میکروربات های زیستی نسل جدیدی از درمان های دقیق، کم تهاجمی و مؤثر را رقم خواهند زد.

نتیجه گیری

دستاورد پژوهشگران مؤسسه فناوری فدرال زوریخ با ساخت میکروربات های حاوی سلول های بنیادی و نانوذرات مغناطوالکتریک، نقطه عطفی در مسیر ترمیم نخاع آسیب دیده محسوب می شود. نتایج درخشان روی حیوانات آزمایشگاهی و حذف نیاز به الکترودهای کاشتنی، این فناوری را به یکی از امیدوارکننده ترین روش های پزشکی بازساختی تبدیل کرده است. هرچند ورود به فاز انسانی نیازمند زمان و پژوهش بیشتر است، اما اکنون می توان با اطمینان گفت که رویای ترمیم نخاع آسیب دیده دیگر یک آرزوی علمی-تخیلی نیست.

سوالات متداول

آیا این روش درمانی هم اکنون برای انسان در دسترس است؟
خیر، این فناوری هنوز در مرحله آزمایش های حیوانی قرار دارد و تا آغاز کارآزمایی بالینی روی انسان چند سال زمان نیاز است.

آیا میکروربات ها پس از ترمیم نخاع در بدن باقی می مانند؟
خیر، پس از تبدیل سلول های بنیادی به سلول های عصبی بالغ، ساختار میکروربات ها به تدریج در بافت حل می شود و خطری برای بدن ایجاد نمی کند.

چه مراکزی در ایران این روش را ارائه می دهند؟
در حال حاضر این فناوری در سطح جهانی در مرحله تحقیقاتی است و هنوز به مراکز درمانی وارد نشده است. هاریکا خبر به محض ورود این دستاورد به ایران، گزارش های کامل و لیست مراکز معتبر را منتشر خواهد کرد. با ما همراه باشید.