ابداع یک مدل ۳‌ بعدی برای بررسی سلول‌های سرطانی

به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، روزانه تقریبا 100 میلیارد سلول جدید در بدن انسان به وجود می‌آیند.

این سلول‌ها به تریلیون‌ها سلول قدیمی‌تر ملحق می‌شوند تا بافت‌ها و ارگان‌هایی که برای زنده ماندن به آنها نیاز داریم، شکل دهند.

گاهی اوقات، هنگامی که یک سلول ایجاد می‌شود، جهشی در DNA آن رخ می‌دهد و سلول را ناقص و احتمالا برای محیط داخلی بدن، خطرناک می‌سازد.

معمولا یک سلول، نقص‌های خود را تشخیص و به سرعت به عمر خود خاتمه می‌دهد.

اما گاهی اوقات، سلول جهش یافته به جای از بین بردن خود، تکثیر شده و توموری را شکل می‌دهد که ممکن است در هم بشکند، ایجاد متاستاز کرده و به دیگر بخش‌های بدن–بیشتر اوقات از راه جریان خون-حمله کند.

خوشبختانه، "فیلیپ لدوس" (Philip LeDuc)، استاد مهندسی مکانیک "دانشگاه کارنگی ملون" (Carnegie Mellon University) با همکاری "جیمز لی‌وان" (James Li Wan)، دانشجوی دکترا و دکتر "کارولا نئومن" (Carola Neumann)، پژوهشگر سرطان سینه از "دانشگاه پیتزبورگ" (University of Pittsburgh) آمریکا، یک "مدل بیمار" ابداع کرده‌اند که دانشمندان می‌توانند از آن برای درک بهتر و نهایتا متوقف کردن جابجایی سلول‌های سرطانی استفاده کنند.

به گفته لدوس، دلیل آغاز این پروژه، علاقه‌ پژوهشگران به رابطه میان علم فیزیک و سرطان بود.

از آنجا که تومورها طبیعتا توده‌های فیزیکی هستند، هم روش‌های بیوشیمیایی و هم روش‌های فیزیکی می‌توانند سلول‌ها و تومورهای سرطانی را تحت تاثیر قرار دهند.

لدوس، نئومن و وان، پس از در نظر گرفتن رابطه میان این دو موضوع، توجه خود را به متاستاز و تحلیل سلول‌های سرطانی منعکس کردند.

آنها توانستند علاوه بر همکاری، روش دقیق‌تر و مرتبط‌ تری را برای بررسی سلول‌های سرطانی ابداع کنند.

اگرچه تحلیل سنتی سلول‌ها، در "پتری دیش" پلاستیکی انجام می‌شود، این گروه پژوهشی، یک مدل سه‌بعدی ابداع کردند که شرایط فیزیولوژیکی یک ارگان را دقیق تر منعکس می‌کند.

دانشمندان می‌توانند با استفاده از این مدل، پیچیدگی‌های سلول‌های سرطانی را در محیطی که شباهت بیشتری به بدن انسان دارد، کشف و تحلیل کنند.

لدوس می‌گوید: برای دهه‌ها، زیست‌شناسی با گذاشتن سلول‌ها درون پتری دیش بررسی شده است اما سوال این است که آیا می‌توان سیستم‌های فیزیولوژیک مرتبط تری ساخت؟ ما از روش‌های "ریزسیال‌شناسی" (microfluidic) و "ساخت میکرو" (microfabrication) برای ایجاد سیستم‌های سه بعدی استفاده می‌کنیم چون سلول‌ها در بافت‌های سه‌بعدی وجود دارند و طبیعتا در یک پتری دیش دو بعدی مستقر نیستند.

معمولا، سیستم‌های "میکروفلوئیدیک"(سیستم‌هایی که مایع را به سطح میکروسکوپی انتقال می‌دهند)، از پلاستیک ساخته شده‌اند اما از آنجا که لدوس، نئومن و وان، به دنبال یک سیستم فیزیولوژیکی مرتبط تر بودند که با استفاده از کلاژن(برجسته‌ترین پروتئین در بدن انسان) ابداع کردند.

نئومن، استادیار داروشناسی و زیست‌شناسی شیمیایی دانشگاه پیتزبورگ می‌گوید: ما به روش سنتی، سلول‌ها را در پلاستیک پرورش می‌دادیم و در پتری دیش‌ها روی آنها کار می‌کردیم اما درهیچ قسمتی از بدن انسان، پلاستیک وجود ندارد. داشتن یک سیستم سه‌بعدی شبیه به شرایط فیزیولوژیکی، راه بهتری برای گرفتن نتایج سریع‌تر و مرتبط تر است.

هر یک از ابزار میکروفلوئیدیک ابداعی این گروه، دو جزء کلیدی دارد؛ مجموعه‌ای از کانال‌هایی شبیه به رگ‌های خونی معمول و تراکمی از سلول‌های سرطانی که در کلاژن جای دارند.

هنگامی که ابزاری ساخته می‌شود، این کانال‌ها با یک محرک شیمیایی که در کلاژن اطراف پخش می‌شود، تزریق می‌شوند.

در حالیکه مولکول‌های محرک از کانال‌ها دور می‌شوند، یک شیب زیست‌مولکولی ایجاد می‌شود. این شیب، امکان حرکت را برای سلول‌های سرطانی موجود در کلاژن فراهم می‌سازد که اغلب به کانال‌های رگ خونی شبیه‌سازی شده بازمی‌گردد.

اگر سلول‌های سرطانی به جریان خون بیمار وارد شوند، متاستاز می‌کنند و می‌توانند تومورهای سرطانی ثانویه را شکل دهند.

به گفته لدوس و نئومن، بیشتر بیماران مبتلا به تومورهای خشک، معمولا در اثر متاستاز از دنیا می روند نه خود تومور اولیه. به همین دلیل، دانشمندان باید بفهمند چگونه رخ دادن متاستاز را در محل اولیه متوقف کنند.

این گروه پژوهشی معتقدند پژوهشگران برای تشخیص بهترین درمان برای هر بیمار، می‌توانند از سیستم ابداعی آنها برای بررسی تومورهای بیماران مبتلا به سرطان استفاه کنند. این فرآیند نهایتا کمک می‌کند درمان سرطان، شخصی‌تر و موثرتر شود. این پژوهش در مجله  "Scientific Reports"به چاپ رسید.