تپش یک قلب کوچک روی یک تراشه

شبیه‌سازی نسخه‌های کوچک شده اندام‌های انسان در آزمایشگاه، ابزاری نوظهور در تحقیقات پزشکی است و پژوهشگران اکنون یک مدل جدید از قلب را روی یک تراشه توسعه داده‌اند که تپش نیز دارد.

به نقل از اس‌ای، تیم سازنده این تراشه از مرکز پزشکی سدارس سینای (Cedars-Sinai) در لس آنجلس آمریکا می‌گوید که این تراشه نقش مهمی در آزمایش ایمنی درمان‌های سرطان دارد، زیرا مشخص شده است که در هنگام مبارزه با سلول‌های سرطانی خطر آسیب قلبی نیز وجود دارد.

این تراشه در ارتقایی قابل توجه نسبت به مدل‌های قبلی، شامل بلوغ سلول‌هایی است که این تیم از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسان (hiPSCs) ایجاد کرده‌اند و توانایی آن در تپش بسیار شبیه به قلب انسان است و با سرعت ۶۰ تپش در دقیقه می‌تپد.

پژوهشگران در مقاله منتشر شده خود نوشته‌اند: در نهایت، سیستم‌های مبتنی بر hiPSC مانند تراشه قلب ارائه شده در اینجا می‌توانند اتکا به مدل‌های حیوانی را که به طور سنتی برای آزمایش سمیت قلبی دارو‌های پیش‌بالینی استفاده می‌شوند، کاهش دهند.

سیستم‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسان که قابلیت تبدیل به هر نوع سلولی را دارند، قبل از قرار گرفتن بر روی یک ماده سیلیکونی انعطاف‌پذیر به نام پلی‌دی‌متیل سیلوکسان (PDMS)، برای تبدیل شدن به سلول‌های قلب و سلول‌های عروق خونی مهندسی شدند.

بخش مهمی از طراحی تراشه قلب، دو کانال موازی آن است که سلول‌های قلب (کاردیومیوسیت‌ها) و سلول‌های عروق خونی (سلول‌های اندوتلیال) را قادر می‌سازد تا همانطور که در بدن انسان هستند، در حالی که هنوز به اندازه کافی نزدیک به هم در تعامل هستند، جدا نگه داشته شوند.

دانشمندان با شبیه‌سازی جریان خون و حرکات مکانیکی قلب در پاسخ به برخی درمان‌های دارویی می‌توانند مشکلات سمی احتمالی را که می‌تواند باعث آریتمی یا مرگ سلول‌های عضلانی شود، پیش‌بینی کنند.

پژوهشگران می‌گویند: پلتفرم تراشه قلبی که ما توسعه داده‌ایم، غربالگری عوامل شیمیایی بالقوه سمی برای قلب را بر روی چندین نوع سلول قلبی عروقی در یک مدل فیزیولوژیکی مرتبط امکان‌پذیر می‌کند.

این تراشه قلب برای چندین هفته کارایی خود را حفظ کرد و فرصتی را برای تحقیقات طولانی مدت در مورد چگونگی تأثیر دارو‌ها و سایر عوامل محیطی بر قلب ارائه داد.

این تراشه علاوه بر کمک به تولید دارو‌های ایمن‌تر همچنین باید بتواند به دانشمندان درباره شناخت پیچیدگی‌های بیماری قلبی، چگونگی شروع و پیشرفت آن و نحوه درمان آن کمک کند.

در سال‌های اخیر، شاهد یک جریان پیوسته از پیشرفت‌ها در نحوه توسعه و تولید این تراشه‌ها بوده‌ایم که شبیه‌سازی‌های فوق‌العاده دقیقی از واکنش بخش‌هایی از بدن انسان در کوچک‌ترین مقیاس‌ها ارائه می‌کنند.

پژوهشگران می‌گویند: این نتایج نشان می‌دهد که تراشه‌های قلب را می‌توان برای غربالگری سمیت دارو‌ها استفاده کرد و می‌تواند سمیت‌های خاص نوع سلولی را در پاسخ به ترکیبات سمی برای قلب نشان دهد.

این پژوهش در مجله The Royal Society of Chemistry's Lab on a Chip منتشر شده است.