اورگانوئید به‌ عنوان ابزاری جدید در تشخیص سرطان‌ها به شمار می‌رود. مهندسین اورگانوئید تشخیص سرطان لوزالمعده یا همان پانکراس را به تازگی معرفی کرده اند. این متخصصان موفق شدند ژلی جدید برای شبیه‌سازی سلول‌های لوزالمعده بسازند. با استفاده از این ژل گام بلندی در جهت تسریع تشخیص سرطان لوزالمعده برداشتند.

مهندسان دانشگاه ماساچوست آمریکا (MIT) راهی برای رشد مدل‌های کوچک لوزالمعده یافتند. این نمونه‌های کوچک لوزالمعده می‌تواند در تولید و آزمایش داروهای جدید برای سرطان لوزالمعده کمک کند. این مطلب به این معنی است که آنها توانسته اند مدل‌های کوچکی از لوزالمعده را در آزمایشگاه بسازند تا بتوانند داروهای جدید را بر روی این مدل‌ها آزمایش کنند. این کار می‌تواند در دستیابی به داروهای مؤثرتر به پزشکان و محققین کمک کنند.

مهندسان MIT با همکاری دانشمندان مؤسسه ریسرچ منچستر روش جدیدی را برای رشد نمونه‌های کوچک لوزالمعده با استفاده از سلول‌های سالم یا سرطانی پیدا کرده‌اند. این مدل‌های جدید می‌تواند به محققین در تولید و آزمایش داروهای سرطان لوزالمعده کمک کند. سرطان لوزالمعده در حال حاضر یکی از سخت‌ترین و خطرناک‌ترین انواع سرطان برای درمان محسوب می‌شود.

اورگانوئید چیست؟

اندام‌واره‌ها (organoids) یک نسخه کوچک و ساده شده از یک اندام انسانی است که به صورت سه بعدی در آزمایشگاه تولید می‌شود و شرایط آناتومیکی واقعی را نشان می‌دهد.

چگونگی عملکرد اورگانوئید تشخیص سرطان لوزالمعده

برای این کار با استفاده از یک ژل تخصصی که مشابه محیط خارج سلولی اطراف لوزالمعده عمل می‌کند، توانستند اورگانوئید های (اندام واره) لوزالمعده را پرورش دهند. این ژل باعث می‌شود تا آنها بتوانند تعاملات مهم بین تومورهای پانکراس و محیط اطراف را به‌درستی مطالعه کنند.

مزیت ژل‌های اورگانوئیدی

برخلاف برخی از ژل‌هایی که در حال حاضر برای رشد بافت استفاده می‌شود،
این ژل جدید ساخته شده در MIT کاملاً مصنوعی است
به راحتی مونتاژ می‌شود
می‌تواند هر بار ترکیب ثابتی تولید شود.
این یک ترکیب ثابت و کاملاً مشابه هم بوده که می‌توان به نتایج آزمایش‌هایی که با استفاده از آنها به دست می‌آیند، بیشتر از قبل اعتماد کرد.

اظهارات لیندا گریفیث (استاد دانشکده نوآوری و بیوتکنولوژی)

لیندا گریفیث، استاد دانشکده آموزش نوآوری و استاد مهندسی بیوتکنولوژی می‌گوید: تکرارپذیری یک مسئله اساسی است. اینکه برای تست یک دارو بتوان آن را چندین بار تکرار کرد یک مسئله مهم در حوزه فناوری است. محققان همچنین نشان داده اند که ژل جدید آنها می‌تواند برای رشد انواع دیگر بافت‌ها از جمله بافت روده و آندومتر رحم مورد استفاده قرار گیرد.

شبیه‌سازی با اورگانوئید تشخیص سرطان لوزالمعده

به طور سنتی آزمایشگاه‌ها از ژل بافتی موجود در بازار برای رشد اورگانوئیدها در محیط آزمایشگاهی استفاده کرده اند. با این حال پرکاربردترین ژل ترکیبی از پروتئین‌ها، پروتئوگلیکان‌ها و عوامل رشد مشتق شده از توموری است که در موش رشد می‌کند. این ژل ها متغیر است و گاهی حاوی اجزای نامطلوب نیز هست. همچنین گاهی اجازه رشد برخی از انواع سلول را نمی دهد.

تجربه آزمایشگاه گریفیت از اورگانوئید تشخیص سرطان لوزالمعده

حدود 10 سال پیش، آزمایشگاه گریفیت شروع به کار روی طراحی ژل مصنوعی کرد که بتواند برای رشد سلول‌های اپیتلیال، آن مورد استفاده قرار دهد. این سلول‌های اپیتلیالی صفحات سلولی بیشتر اندام‌ها را می‌سازد.

ژل پلی‌اتیلنی

ترکیبی مشابه ماتریکس خارج سلولی ژل تولید شده آنها بر اساس پلی‌اتیلن گلیکول (PEG) است. این ماده پلیمری است که اغلب برای کاربردهای پزشکی استفاده می‌شود. زیرا این ژل ها با سلول‌های زنده تعامل ندارد. با مطالعه خواص بیوشیمیایی و بیوفیزیکی ماتریکس خارج سلولی که اندام‌های بدن را احاطه کرده است، محققان توانستند ویژگی‌هایی را که می‌توانند در ژل PEG برای کمک به رشد سلول‌ها در آن استفاده کنند، شناسایی کنند.

لیگاند پپتیدی

یکی از ویژگی‌های اصلی این ژل ها وجود مولکول‌هایی به نام لیگاند پپتیدی است که با پروتئین‌های اینتگرین سطح سلول در تعامل هستند. اتصال چسبنده بین لیگاندها و اینتگرین ها به سلول‌ها اجازه می‌دهد تا به ژل بچسبند و اندامک‌ها را تشکیل دهند. محققان دریافتند که ترکیب پپتیدهای مصنوعی کوچک مشتق شده از فیبرونکتین و کلاژن در ژل‌های آنها به آنها اجازه می‌دهد تا انواع بافت‌های اپیتلیال، از جمله بافت روده را رشد دهند. آنها نشان دادند که سلول‌های حمایتی به نام سلول‌های استرومایی به همراه سلول‌های ایمنی نیز می‌توانند در این محیط رشد کنند.

تعامل موسسه گریفیت و یورگنسن در مورد ژل اورگانوئیدی

در مطالعه جدید، گریفیت و یورگنسن (Jorgensen) می‌خواستند ببینند آیا می‌توان از این ژل برای رشد طبیعی اورگانوئید های لوزالمعده و تومورهای پانکراس استفاده کرد یا خیر. به طور سنتی، رشد بافت لوزالمعده به‌گونه‌ای که سلول‌های سرطانی و محیط پشتیبان را تکثیر کند، دشوار بوده است، زیرا هنگامی که سلولهای تومور لوزالمعده از بدن خارج می‌شوند، ویژگی‌های سرطانی متمایز خود را از دست می‌دهند.

آزمایشگاه گریفیت یک پروتکل برای تولید ژل جدید تهیه کرد و سپس با آزمایشگاه یورگنسن، که سرطان لوزالمعده را مطالعه می‌کند، آن پروتکل را آزمایش کردند. یورگنسن و شاگردانش توانستند با استفاده از سلولهای سالم یا سرطانی پانکراس که از موش گرفته شده بودند، ژل را تولید کنند و از آن برای رشد اندامکهای لوزالمعده استفاده کنند.
یورگنسن می‌گوید: “ما پروتکل را اجرا کردیم و نتیجه داد. او سپس افزود: من فکر می‌کنم این نشان می‌دهد که سیستم جدید چقدر قوی است و چگونه به راحتی در آزمایشگاه پیاده سازی می‌شود.” وی می‌گوید که تجربه‌های دیگر آنها بسیار پیچیده بودند یا محیط کوچک موجود در بافتهای زنده را تجدید نمی‌کردند.

با استفاده از این ژل، آزمایشگاه یورگنسن توانست اورگانوئیدهای لوزالمعده را با بافت‌هایی که در موش‌های زنده مطالعه کرده اند مقایسه کند و دریافتند که اورگانوئیدهای تومور بسیاری از اینتگرین های مشابهی را که در تومورهای لوزالمعده مشاهده می‌شود، بیان می‌کنند. علاوه بر این، انواع دیگری از سلول‌ها که به طور معمول تومورها را احاطه کرده اند. از جمله ماکروفاژها (نوعی سلول‌های ایمنی) و فیبروبالستها (نوعی سلول‌های پشتیبان) نیز قادر به رشد در محیط میکرو هستند. یعنی این ژل ها محیطی نسبتاً مشابه محیط حقیقی برای پژوهش‌ها فراهم می‌کند.

مزایای دیگر ژل‌های MIT

محققان همچنین نشان دادند که می‌توانند از ژل خود برای رشد ارگانوئیدهای سلول‌های سرطانی لوزالمعده در بیماران استفاده کنند.
آنها معتقدند که می‌توانند برای مطالعه سرطان‌های ریه، کولورکتال و سایر سرطان‌ها مفید باشد. از چنین سیستم‌هایی می‌توان برای تجزیه و تحلیل چگونگی تأثیر داروهای بالقوه سرطان بر تومورها و محیط کوچک آنها استفاده کرد.
گریفیت همچنین قصد دارد از ژل برای رشد و مطالعه بافت بیماران مبتال به آندومتریوز (اختلال رشد اندومتر) استفاده کند. این اختلال می‌تواند منجر به درد و حتی ناباروری شود.

از مزایای دیگر ژل جدید این است که این ژل کاملاً مصنوعی است. می‌توان آن را به راحتی در آزمایشگاه با مخلوط کردن پیش سازهای خاص از جمله PEG و برخی از پلی‌پپتیدها تهیه کرد. محققان حق ثبت اختراع را در مورد این فناوری ثبت کرده اند و در حال صدور مجوز آن به شرکتی هستند که می‌تواند ژل را به صورت تجاری تولید کند.

منبع خبر: مؤسسه تکنولوژی ماساچوست