تراشه های مبتنی بر فناوری اندام روی تراشه هوشمندتر شدند

تراشه‌های مبتنی بر فناوری اندام روی تراشه (Organs-on-Chips) با هدف کاربرد در آزمایش و شناسایی داروها و مدل‌سازی انواع بیماری‌های بدن در یک محیط مجازی تحت شرایط مشابه فیزیولوژیکی درون بدن درحال توسعه هستند. انتظار می‌رود این اندام‌های مجازی بتوانند به بررسی تاثیر مستقیم و غیرمستقیم داروها بر روی اندام‌های مختلف بدن بپردازند و جایگزین آزمایش‌های حیوانی شوند. به تازگی دانشمندان موسسه‌ی ویس (Wyss) که بر تراشه‌های مبتنی بر فناوری اندام روی تراشه کار می‌کنند، تراشه‌های هوشمندتر و الکتریکی ساختند. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

تراشه های مبتنی بر فناوری اندام روی تراشه هوشمندتر شدند

تراشه TEER-MEA با الکترودهای تعبیه شده TEER (به رنگ طلایی) و آرایه MEA (به رنگ خاکستری)

فناوری اندام روی تراشه (Organs-on-Chips) با قابلیت گزارش از وضعیت سلامتی سلول‌ها با روش‌های غیرتهاجمی و امکان فعالیت‌های الکتریکی و بررسی وضعیت دگرگونی سلول پیشرفت چشمگیری داشته است. این فناوری به عنوان ابزاری قدرتمند به پژوهشگران اجازه می‌دهد که فیزیولوژی اندام‌ها و بافت‌های انسانی را با راه‌های نوین مطالعه کنند. این فناوری با توانایی مدل‌سازی جریان طبیعی خون و میکرومحیط مکانیکی و چگونگی تعامل فیزیکی بافت‌های مختلف با یکدیگر در اندام‌های زنده، روشی سیستماتیک برای آزمایش داروها پیشنهاد می‌دهد که می‌تواند جایگزین آزمایش‌های حیوانی شود.

هفته‌ها طول می‌کشد تا سلول‌های انسانی بر بافت‌های تمایزیافته داخل تراشه‌های Organ Chips رشد کنند و از لحاظ عملکردی عضوی از بدن انسان مانند ریه یا روده را تقلید کنند. دانشمندان امیدوار هستند با این فناوری، چگونگی اثر دارو و سموم و دیگر اختلالات را بر عملکرد و ساختار بافت‌ها جستجو کنند.

گروهی به سرپرستی دان اینگبر (Don Ingber) مدیر موسسه ویس که در زمینه مهندسی الهام‌گرفته از زیست‌شناسی (Biologically Inspired Engineering) فعالیت دارند، در تلاش هستند راه‌های غیرتهاجمی بررسی وضعیت سلامت و بلوغ سلول‌ها را در تراشه‌های میکروفلوییدیک در مدت زمان طولانی بررسی کنند.

اندازه‌گیری تغییرات فعالیت‌های الکتریکی سلول‌هایی که در تراشه‌های Organ Chips رشد می‌کنند و به طور طبیعی فعالیت الکتریکی دارند، بسیار مشکل است مانند سلول‌های عصبی مغز یا سلول‌های قلب. به خصوص در وضعیت دگرگونی سلول و در پاسخ به داروها.

تراشه های مبتنی بر فناوری اندام روی تراشه هوشمندتر شدند

هم‌اکنون گروه اینگبر با کیت پارکر (Kit Parker) یکی از اعضای هیئت علمی دانشکده ویس برای حل این مشکل همکاری می‌کنند. آن‌ها الکترودهایی روی تراشه‌های Organ Chips تعبیه کردند. با این کار نظارت پیوسته و دقیق مقاومت الکتریکی بافت پوششی (TEER) و اندازه‌گیری وضعیت سلامت بافت‌ها و تمایز آن‌ها و ارزیابی فعالیت‌های الکتریکی سلول‌های زنده در شرایط بدون درنگ امکان‌پذیر می‌شود.

تراشه‌های مبتنی بر فناوری اندام روی تراشه با قابلیت فعالیت‌های الکتریکی در آن فرصت تازه‌ای برای بررسی سلول‌های زنده‌ی انسانی و عملکرد بافت‌ها فراهم می‌کند. آن‌ها هم‌اکنون می‌توانند چگونگی تاثیر عفونت و تابش پرتو و داروها و حتی نرسیدن موادغذایی بر سلول‌های زنده و چگونگی تاثیر درمان‌های جدید را مطالعه کنند.

اندازه‌گیری TEER مقدار جریان یون‌ها را میان الکترودها و رابط بافت پوششی و بافت درون رگی اندام خاص مشخص می‌کند. بافت پوششی یا اپیتلیوم (epithelium) بافتی است که پوشش سلولی سطوح خارجی و داخلی بدن از جمله پوست و اندام داخلی را می‌پوشاند. لایه درون رگی (endothelium) لایه‌ی نازکی از سلول‌ها است که درون رگ‌های خونی و لنفاوی را می‌پوشاند. این دو نوع لایه سلولی به عنوان یک پوشش برای مولکول‌ها و یون‌ها هستند که اندام‌ها را محافظت می‌کنند و عملکرد تخصصی مانند جذب در روده و ترشح ادرار را انجام می‌دهند. داروها و عفونت‌ها و التهاب عملکرد این لایه‌ها را مختل می‌کنند.

اندازه‌گیری TEER که بر اساس مقاومت الکتریکی مسیر یون‌ها به دست می‌آید یکپارچگی عملکرد لایه‌های سلولی و پاسخ سلول‌ها به داروها و سموم را ارزیابی خواهد کرد. گروه موسسه‌ی ویس با استفاده از فرآیند ساخت لایه به لایه محیط میکرو فلوییدیک را ایجاد کردند که الکترودهای اندازه‌گیری TEER در ساختار تراشه تعبیه شده‌اند و در فاصله نزدیک بافت‌های در حال رشد قرار دارند. در مقایسه با تراشه‌های قدیمی مبتنی بر فناوری اندام روی تراشه، این ساختار ثابت دقت اندازه‌گیری را افزایش می‌دهد و نتایج آزمایش‌ها نیز قابل مقایسه خواهد شد.

در پژوهش دیگر اینگبر و گروهش با استفاده از آرایه‌های الکترود (MEA) به بهبود عملکرد تراشه‌های TEER پرداختند. با این الکترودها اندازه‌گیری رفتار سلول‌های فعال الکتریکی مانند سلول‌های ماهیچه‌ای قلب دقت زیادی خواهد داشت. دانشمندان با استفاده از تراشه‌های TEER دارای آرایه‌ی الکترود (TEER-MEA) یک تراشه قلب را ساختند. این تراشه امکان بررسی رفتار سلول‌های قلبی در برابر داروها را به دانشمندان می‌دهد.


در زمینه فناوری اندام روی تراشه بیشتر بخوانید:
>>فناوری اندام روی تراشه جایگزینی برای آزمایش‌های حیوانی
>>رشد سلول های مغزی بر روی یک تراشه


منبع: wyss

استفاده و بازنشر این نوشتار تنها با ذکر لینک منبع و نام «مجله‌ی فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی» مجاز است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

ExosNews on Telegram

ما را در تلگرام دنبال کنید!

مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی

عضویت در کانال تلگرام
بستن