بذار یه خبر خفن بهت بگم! یه تیم دانشمند اخیراً موفق شدن یه مدل خوشدست و جیبی از بیماری ALS بسازن که واقعاً رفتار بافت زندهی انسان رو تقلید میکنه و حتی نفس میکشه و خون توش جریان داره! خودت فرض کن یه تیکه آزمایشگاهی توی جیبته که کلی از رمز و رازهای ALS رو فاش میکنه!
یه کم توضیح بدم چی هست ALS: این بیماری (که به فارسی بهش «اسکلروز جانبی آمیوتروفیک» میگن) معمولاً باعث میشه سلولهای حرکتی مغز و نخاع نابود بشن و دیگه نتونن سیگنال حرکتی به ماهیچهها بدن. نتیجه؟ ضعف عضلانی، فلج، سختی توی صحبت کردن، بلعیدن و حتی نفس کشیدن. حالا اینکه چرا این اتفاق میافته خیلی وقتها نامشخصه و تنها تو ۵٪ موارد ارثیه، اما ۹۵٪ موارد ALS اصلاً ریشه ژنتیکی ندارن، یعنی اسپونتانی یا تصادفی اتفاق میافتن.
حالا برگردیم به خبر. این مدل جدید که بهش disease-on-a-chip میگن (یعنی بیماری رو توی یه تراشه شبیهسازی کردن)، نه فقط بسیار کوچیکه بلکه بر پایه سلولهای بنیادی ساخته شده. سلولهای بنیادی یعنی اون دسته سلولهایی که میتونن تبدیل به هر نوع سلولی توی بدن بشن؛ اینجا دانشمندها اومدن از خون بیماران ALS و چند فرد سالم سلول گرفتن، اونارو تبدیل به سلولهای بنیادی القایی یا همون iPSCها کردن (یعنی یه جور بازبرنامهریزی سلولی) و بعدش این سلولها رو تبدیل به نورون حرکتی-نخاعی کردن (این همون سلولهایی هستن که تو ALS آسیب میبینن).
اما قدم بعدی: دانشمندها یه دسته دیگه از سلولهای بنیادی رو تبدیل کردن به سلولهای مشابه سد خونی-مغزی (Blood-Brain Barrier یا BBB)، که وظیفهش جلوگیری از ورود میکروب و سموم به مغزه.
توی این تراشه، نورونها و سلولهای سد خونی-مغزی در دو تا کانال مختلف قرار گرفتن و یه غشای متخلخل این دو تا رو از هم جدا میکنه. نکته جالب اینه که از طریق تراشه، به طور مداوم مایع مغذی شبیه به جریان خون توی بدن توی این دو کانال جریان پیدا میکنه؛ این کار کمک میکنه سلولها زنده بمونن و شبیهتر به حالت واقعی بدن انسان رفتار کنن.
اینجوری این مدل شبیه یه نخاع کوچک زنده شده که حدود یه ماه سلولها رو سالم نگه میداره و به بلوغ بیشتری میرسونه. قبلاً هم مدلهایی ساخته بودن که نورونها و حتی «سازههای مغزی» توش بودن، اما مث همین مدل جدید خون یا مایع توش جریان نداشت و شبیه یک ظرف سلول ساکن بود. نتیجه اینکه نمیتونستن فرق ALS و سلول سالم رو درست دربیارن.
خود آقای پروفسور کلیو سوِندسون (Clive Svendsen)، که توی این پروژه کار کرده، گفته: «ما محیط آزمایشگاهی ساختیم که انگار مث یه تیکه بافت بدن آدم نفس میکشه و خون توش جریان داره! به همین خاطر موفق شدیم تغییرات اولیه نورونهای ALS رو توش ببینیم.» کلی دانشمند دیگه هم این روش رو تحسین کردن و گفتن واقعاً سطح سلامت و بلوغ نورونها توی این مدل بهتر شده.
حالا شاید بپرسی این تراشه چی نشون داده؟ یه نمونه ALS این تراشه و یه نمونه سالمش رو مقایسه کردن و با آنالیز بیش از ۱۰ هزار ژن فهمیدن یکی از تفاوتهای بزرگ در سطح گلوتامات هست. گلوتامات یه جور مولکول پیامرسان توی مغزه که باعث تحریک نورونها میشه (یعنی احتمال شلیک پیام عصبی رو بالا میبره). مقابلش GABA هست که کارش آروم کردنه (یعنی مهار نورونها). توی تراشه ALS دیدن که ژنهای مربوط به گیرنده گلوتامات بیشتر فعالن و ژنهای GABA کمتر.
اینجا یه نکته جذاب هست: این پرتحریکی نورونها (که بهش میگن «هایپر اکسایتیبیلیتی») شاید شروع روند نابودی سلولیه که بعدها باعث فلج میشه. جالبتر اینکه همین تئوری مدتهاست پایهی درمان دارویی بیماری مثل «ریلوزول» (ریلوزول یه دارو که اثر گلوتامات رو کم میکنه) بوده. این مدل جدید کمک کرده این مکانیسم رو توی مراحل خیلی اولیه نشون بدن، جایی که هنوز هیچ علامتی تو بیمار دیده نمیشه.
هرچند این مدل هنوز کامل نیست — دکتر کیمبرلی آیدوکو (یه نورولوژیست) گفته توی این مدل هنوز سلولهای گلیال (سلولهای پشتیبان اصلی تو سیستم عصبی) نیستن و همچنین روند تخریب کامل ماهیچه هنوز شبیهسازی نشده. ولی این تراشه قطعاً برای تست و غربالگری داروهای اولیه خیلی بدرد میخوره، مخصوصاً راه عبور دارو از سد خونی-مغزی رو بهتر بررسی میکنه که همیشه مشکل بود.
دانشمندها حالا دارن روش کار میکنن تا مدت زندگی سلول تو این تراشه رو از یه ماه به تقریباً ۱۰۰ روز برسونن و حتی سلولهای ماهیچهای رو هم اضافه کنن تا روند پیشرفت ALS رو طبیعیتر بسازن؛ چون تو بیماری اصلی، نابودی نورون همراه با تحلیل رفتن ماهیچههاست.
در کل، این مدل جیبی و جالب یه دنیای جدید باز کرده: میتونیم قبل از اینکه آسیب برگشتناپذیر بشه، تغییرات اولیه بیماری رو شناسایی کنیم و شاید جلوی پیشرفت ALS رو بگیریم. واقعاً هیجانانگیزه که یه همچین چیزی تو آینده درمان انسان نقش پررنگی داشته باشه!
منبع: +
