متخصصان در زمانی کوتاه برایش عضله جدید می‌سازند. استخوان‌ها و غضروف‌هایش را بازسازی می‌کنند و در نهایت با بازسازی پوست آسیب‌دیده‌اش او را صحیح و سالم از بیمارستان مرخص می‌کنند.
این نمایی از یک فیلم علمی- تخیلی نیست. شاید دور نباشد زمانی که متخصصان مهندسی بافت به این تصویر جامه عمل بپوشانند.
دکتر محمد ربیعی، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیرکبیر در گفت‌و‌گو با همشهری آنلاین، از مهندسی بافت، این علم جدید می‌گوید.
آقای دکتر، مهندسی بافت چه تعریفی دارد؟
مهندسی بافت یک تخصص بین‌رشته‌ای و یک علم جدید در حوزه مهندسی پزشکی است. ما با استفاده از این علم عمل ترمیم، اصلاح و رفع نواقص بافت‌های مشکل‌دار را انجام می‌دهیم. در واقع مهندسی بافت اصول و روش های مهندسی وعلوم زیست شناسی را برای تولید و توسعه جایگزین‌های زیستی به کار می‌گیرد. این جایگزین‌ها می‌توانند بافت را به حالت طبیعی برگردانند، آن را حفظ کنند یا عملکرد بافت را بهبود بخشند. مثلا فرض کنید قسمتی از استخوان فردی دارای مشکل است. یا برای رفع مشکل یک بیمار به مقداری رگ نیاز داریم؛ در این موارد می‌توانیم از مهندسی بافت استفاده کنیم و رگ را بسازیم یا استخوان را ترمیم کنیم.
خوب این ترمیم و اصلاح عملکرد بافت‌ها چگونه انجام می‌شود؟
برای این کار به سلول‌های زنده و زیست مواد (Biomaterials) نیاز داریم. اساس مهندسی بافت بر استفاده از داربست (Scaffold) و سلول‌های بنیادی استوار است. یعنی بسته به شکل و ساختار بافتی که مورد نیاز است باید داربستی طراحی کرد تا سلول‌ها به آن بچسبند و تکثیر شوند و به عضو خاص و مورد نظر تمایز یابند و سپس رشد کنند و بافت جدید را به وجود آورند.
تاریخچه مهندسی بافت به چه زمانی برمی‌گردد؟
سال‌هاست که محققان در مورد تولید بافت مصنوعی و جایگزینی با بافت‌های طبیعی مطالعه و تحقیق می‌کنند اما می‌توان گفت که کار جدی در این زمینه که منجر به تولید بافت شده از حدود 20 سال پیش آغاز شده است.
گفتید که اساس مهندسی بافت بر طراحی داربست استوار است. این داربست باید چه ویژگی‌هایی داشته باشد؟
همان‌طور که می‌دانید دانشمندان از سال‌ها قبل قادر به کشت سلول‌ها در خارج از بدن بودند، ولی فناوری رشد شبکه‌های پیچیده و سه‌بعدی سلولی برای جایگزینی بافت آسیب دیده که اخیرا توسعه یافته، مشروط به وجود داربست مناسب است. ساختار فیزیکی داربست باید به گونه‌ای باشد که امکان چسبندگی سلول‌ها به آن فراهم شود. همچنین داربست باید متخلخل باشد و خلل و فرج ریزی داشته باشد تا وقتی در بدن کاشته شد، رگ‌ها با نفوذ در داربست امکان تغذیه سلول‌ها را داشته باشند.
داربست در چه مرحله‌ای در بدن کاشته می‌شود؟
بعد از تهیه داربست و قرار دادن سلول‌ها روی آن، داربست مدتی در آزمایشگاه و در محیط انکیباتور قرار می‌گیرد تا سلول‌ها به رشد مناسبی در فضای تخلخل‌ها برسند و سپس داربست از محیط آزمایشگاه به درون بدن موجود زنده منتقل می‌شود. البته همیشه هم عملیات کاشت در بدن انجام نمی شود. به عنوان مثال برای تولید بافت پوست، طراحی و رشد بافت مصنوعی در خارج از بدن انجام می‌شود و از پوست تولید شده برای جایگزینی بافت‌های ناسالم و مثلا درمان سوختگی استفاده می‌شود.
بعد از تشکیل بافت مورد نظر چه بر سر داربست می آید؟
یکی از اصلی‌ترین مشخصه‌های داربست‌ها زیست‌تخریب‌پذیر بودن آن‌هاست. یعنی پس از مدتی که بافت شکل گرفت، داربست به مرور تخریب می شود و محصولات تخریب یا جذب بدن می‌شوند و یا دفع می‌شوند اما در هرحال به هیچ وجه ضرری برای سیستم بدن به وجود نمی‌آورند. البته در بافت‌های سخت می‌توان از موادی بهره گرفت که لزوما تخریب پذیر نباشند اما این مواد هم باید زیست‌سازگار باشند و با سیستم بدن سازگاری لازم را داشته باشند.
به طور معمول داربست‌ها از چه جنسی ساخته می‌شوند؟
معمولا پلیمرها بهترین گزینه هستند چون نسبت به سرامیک‌ها شکل‌پذیری بهتری دارند و انواع حالت‌ها و شکل‌ها را به خود می‌گیرند. اما گاهی هم بسته به نیاز از بعضی سرامیک‌ها استفاده می‌شود. اما در هرحال در انتخاب نوع ماده توجه به زیست‌سازگاری یکی از اصلی‌ترین فاکتورهاست.
چه اعضایی از بدن از طریق مهندسی بافت قابل تولید هستند؟
از نظر تئوری محدودیتی وجود ندارد و بافت‌های سخت، نرم و مابین سفت و نرم قابل تهیه هستند. اما در عمل بیشتر روی ساخت پوست، ماهیچه، رگ، تاندون، استخوان و غضروف کار شده است.
ساخت اعضایی مانند کلیه، قلب و به طور کلی اندام‌های پیچیده محققان را با چه چالشی مواجه می‌کند؟
ببینید ما برای تهیه یک بافت از سلول‌های بنیادی و همچنین داربست استفاده می‌کنیم. هرچه اندام پیچیده‌تر باشد و فعالیت خاص‌تری داشته باشد کار سخت‌تر است. داربست هم از نظر شکل و طراحی باید بتواند شکل اندام را داشته باشد، هم به گونه‌ای باشد که سلول‌های روی آن توانایی تمایز به سلول مورد نظر را داشته باشند تا بافت تولید شده از نظر ظاهر و عملکرد مشکلی نداشته باشد. البته مطالعات زیادی برای ساخت اندام‌هایی چون کبد و قلب انجام شده اما هنوز تا تولید کامل این اندام‌ها به صورت عملی فاصله داریم.
آقای دکتر اندام‌هایی که به شیوه مهندسی بافت تولید می‌شوند، نسبت به شیوه‌های دیگر جایگزینی عضو مثل پیوند اعضا یا مثلا استفاده از ایمپلنت‌ها چه مزایایی دارند؟
خوب در بحث پیوند عضو، علاوه بر کمبودهای همیشگی و لیست‌های انتظار ما همواره با بحث پس زدن پیوند مواجهیم. درحالی‌که بافت‌های مهندسی شده این مشکل را ندارند. اگر بتوانیم در قسمتی از بدن از شیوه مهندسی بافت عضو مشکل دار را بازسازی یا ترمیم کنیم، پس از تخریب داربست یک عضو کاملا طبیعی داریم که خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مناسبی دارد و با اعضای دیگر بدن کاملا سازگار است.
به تازگی اخبار مربوط به چاپ سه بعدی اعضاء زیاد منتشر می شود. استفاده از چاپگرهای سه بعدی در تولید بافت مصنوعی چه مفهومی دارد؟
همان‌طور که اشاره شد در مهندسی بافت ابتدا نیازمند تهیه داربست بر اساس شکل ارگان مورد نظر هستیم. برای طراحی شکل از روش‌های مختلفی مثل قالب‌ریزی و الکترواسپینینگ استفاده می‌شود. چاپ سه بعدی هم از شیوه‌های جدیدی است که به کمک محققان آمده است. در واقع پرینترهای سه بعدی به محققان کمک می‌کند تا طراحی و تولید داربست با دقت و سرعت بیشتری انجام شود.
در دنیا بیشتر کدام کشورها در زمینه مهندسی بافت فعالیت می‌کنند؟
آمریکا، ژاپن، کره و استرالیا بیشترین سهم را دارند و البته بعضی کشورهای اروپایی هم در این زمینه فعال هستند.
و جایگاه ایران در مهندسی بافت را چطور ارزیابی می‌کنید؟
ما در ایران از نظر علمی و تحقیقات آزمایشگاهی واقعا کمبودی نسبت به کشورهای پیشرفته نداریم. در مرکز تحقیقات ژنتیک، پژوهشکده سلول‌های بنیادین و همچنین انستیتو پاستور پروژه‌های تحقیقی خوبی انجام شده است.
اما ما هنوز نمونه قابل کشت در بدن تولید نکرده‌ایم.
بله چون تولید نمونه‌های قابل اجرا در بدن استانداردها و آزمون‌های خاص خود را می‌طلبد و امکانات و هزینه‌های بسیار زیادی دارد. چنین پروژه‌ای یک پروژه ملی است که قاعدتا باید از حمایت خاص دولت برخوردار باشد. البته از طریق معاونت علمی ریاست جمهوری کارهایی انجام شده است اما هنوز با شرایط مطلوب فاصله داریم.
فکر می‌کنید با این شرایط ما چند سال با تولید یک عضو قابل جایگزینی در بدن با شیوه مهندسی بافت فاصله داریم؟
توجه داشته باشید که این کارها ذاتش زمان‌بر است. به هرحال یک آزمون زیستی چند سال طول می‌کشد تا مراحل آزمایشگاهی و سپس مرحله آزمایش حیوانی را پشت سر بگذارد تا به مرحله آزمایش انسانی برسد. اما به هرحال فکر می‌کنم اگر امکانات و بودجه‌های لازم تامین شود تا 5،6 سال آینده به جاهای خوبی برسیم.
