مقدمه
امروزه با پیشرفت علم بیولوژی شاهد زایش علوم جدیدی هستیم که از این علم مشتق شده اند و در جهت ارتقا رشته پزشکی به کار گرفته میشوند مهندسی بافت بطور عام به معنی توسعه و تغییر در زمینه رشد آزمایشگاهی مولکول‌ها و سلول‌ها در بافت و یا عضو، برای جایگزینی یا ترمیم قسمت آسیب دیده بدن است. 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 اخیراً توسعه یافته است.

بر اساس تعریف برای ساخت یک بافت به شیوه‌های مهندسی، نیاز به طراحی یک داربست با ساختار فیزیکی مناسب با امکان چسبندگی سلول‌ها به آن، مهاجرت سلولی، تکثیر سلولی و تمایز سلولی و در نهایت رشد و جایگزینی بافت جدید است.

تاریخچه
اولین بار در سال ۱۹۰۰ الکسی کارل درباره مهندسی بافت بحث نموده است. او به همراه لیندربرگ در انستیتو راکفلر در نیویورک با هدف نگهداری بافت‌های جدید در شرایط آزمایشگاهی (برون‌تن) برای جایگزینی در شرایط بدن موجود زنده (درون‌تن) آزمایش‌هایی را شروع نمود. پس از آن کارهای زیادی انجام گرفت تا اینکه در سال ۱۹۸۰ پوست مصنوعی بر روی بیماری آزمایش شد. به تدریج مهندسی بافت به عنوان یک زمینه و شاخه شروع به گسترش نمود.
هدف
در دو دهه اخیر تحقیقات در علم بیولوژی منجر به چشم‌انداز بسیار روشنی در آینده‌ای نه چندان دور شده است که از درون خود زیر شاخه بیوتکنولوژی ملکولی و اخیراً Sstem cell biology را به عرصه علم معرفی کرده است. علم بیولوژی در بعد ملکولی در واقع یکی از پایه‌های اساسی برای تحقیقات مهندسی ژنتیک و ایجاد صفات در انواع موجودات زنده بوده است. به بیان دیگر با یافتن مرزهای حیاتی عوامل صفات و پیدا کردن الگوهای بیان این رمزها، اخیراً دانشمندان توانسته‌اند این رمزها را نه تنها دستکاری کنند بلکه آنها را از موجودی به موجود دیگر منتقل نموده و باعث ایجاد صفات جدیدی در هر موجود شوند.

از طرف دیگر این تکنولوژی در تولید محصولات جدید صنعتی، تهیه واکسن‌ها و مواد داروئی، درمانی بسیاری از بیماری‌های لاعلاج و پیشگویی احتمال روز بسیاری از صفات در انسان و دیگر جانداران کاربرد فراوان داشته است. قابل ذکر است که به دلیل پتانسیل بالای این تکنولوژی در مراتب اقتصادی، اجتماعی و حتی سیاسی، بسیاری از مراکز تحقیقات گسترده غیرعلنی را در این زمینه پی‌ریزی کرده‌اند.

به موازات پیشرفت‌های بیوتکنولوژی ملکولی، خوشبختانه محققین علوم سلولی نیز در چند سال اخیر و با تلفیق دانسته‌هایملکولی تحولات بسیار امیدبخشی را در مهندسی بافت نوید داده‌اند. بکارگیری فیبرو بلاست در درمان و معالجه و جراحی‌خای پلاستیک و حتی ایجاد پوست طبیعی در آزمایشگاه و شناخت بهتر Biomatix (ماتریکس بیولوژی) و کاربردی نمودن این‌گونه تحقیقات و در نتیجه تولید محصولات مربوط به بیوتکنولوژی زخم (برای مثال تولید ژل‌های با ویژگی‌های مولکولی ماتریکس سلولی و بکارگیری آنها در درمان زخم‌ها و جراحات نمونه‌ها از تحقیقات اخیر هستند که در کشورهای توسعه یافته به انجام رسیده و در حال حاضر مواد تولیدی حاصل از این‌گونه تحقیقات توسط کمپانی‌های خاصی به بازار جهانی عرضه می‌گردند. چشم‌انداز این‌گونه تحقیقات تولید سلول‌های ترانس ژنی و یا القاء نمودن فعالیت ژن (ژن‌های خاصی در فرآیند ترمیم و بازسازی و درمان زخم‌ها است) که فوق‌العاده حائز اهمیت است.

- امید به استفاده از این تکنولوژی در درمان بسیاری از نواقص اعضاء پس از معرفی شاخه جدیدی در علم بیولوژی (Stem cell research) در سال‌های اخیر دو چندان شده است. به عبارت دیگر توانایی تولید سلول‌های پایه‌ای که بتوان آنها را در شرایط آزمایشگاهی نگهداری کرده و درمواقع لازم و جهت استفاده در کلینیک، بافت‌های متعدد را ایجاد نمایند عاملی برای تقویت این امیدواری برای مؤسسات تحقیقاتی و کلینیکی می‌باشد. در این خصوص، گرچه یافته‌های علمی کشورهای توسعه یافته بسیار چشمگیر بوده اما این یافته‌ها بقیه جوامع را از انجام تحقیقات مستقل بی‌نیاز نمی‌کند و بدلیل تنوع ژنتیکی فراوان موجود در بین جوامع مختلف بشر که عامل ناسازگاری‌های بافتی بین آنها خواهد بود ضروری است که محققین بومی در عین استفاده از یافته‌های دیگر مؤسسات در جهت بنیان‌گذاری مؤسسات منطقه‌ای برای پاسخ‌گویی به نیازهای آینده اقدام نمایند.

جهت برپایی و موفقیت پژوهش‌های مدرن سلولی و مهندسی بافت در تکنولوژی ترمیم بافت‌های بدن، نیاز به وجود متخصصین کشت سلول‌های انسانی و حیوانی، فیزیولوژی و بافت‌شناسی و در مراتب پیشرفته آن جهت دستکاری سلول‌ها به متخصصین مهندسی ژنتیک نیاز می‌باشد. لذا با توجه به وجود متخصصین عالی در رشته‌های فوق در گروه زیست‌شناسی و تأکید فراوان به اهمیت این رشته در مجامع معتبر علمی جهان و همچنین ضرورت همگامی دانشگاه‌های معتبر کشور با علوم و فناوری‌های روز دنیا، ضرورت تأسیس این پژوهشکده بسیار مبرم است.

- از طرفی تأسیس مجامع علمی معتبر در رابطه با تکنولوژی سلول و مهندسی بافت در سراسر دنیا و بخصوص در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه و تلاش دانشمندان و محققین به منظور کاربردی نمودن بخش‌هایی از این دانش و استفاده از این یافته در پزشکی، دندان‌پزشکی – دام‌پزشکی و دام‌پروری و ... دلائل توجیهی محکمی است که ضرورت تأسیس چنین مرکز پژوهشی در کشوری در حال توسعه مثل ایران را می‌طلبد.

کاربردها مهندسی بافت
تعریف مهندسی بافت طیف وسیعی از کاربردها را شامل می شود ، اما در عمل بیشترین کاربرد جهت ترمیم و جایگزینی بافت هایی چون استخوان ، غضروف، رگهای خونی ،مثانه و… است ، مزیت این بافتها بر بافتهای دیگر عملکرد آنها بر اساس خواص مکانیکی آنها می باشد .

روش کار
در مهندسی بافت ابتدا یک ماده متخلخل به عنوان ماتریکس خارج سلولی یا داربست برای رشد سلول‌ها تهیه شده و سپس عوامل رشد بر روی آن قرار می‌گیرد. پس از رشد مناسب سلول‌ها در فضای تخلخل‌ها، داربست از محیط آزمایشگاه به درون بدن موجود زنده منتقل می‌شود. به تدریج رگ‌ها به داربست نفوذ می‌کنند تا بتوانند سلول‌ها را تغذیه نمایند. در بافت‌های نرم بدن الزاماً داربست تخریب‌ شده و بافت جدید جایگزین آن می‌شود ولی در بافت‌های سخت، می‌توان از موادی بهره‌ گرفت، که لزوماً تخریب‌ پذیر نباشند.

در مهندسی بافت از بسیاری از علوم مهندسی برای نیل به این هدف استفاده می‌شود. بیولوژیست‌های سلولی و مولکولی، مهندسین مواد پزشکی، طراحان شبیه ساز کامپیوتر، متخصصان تصویر برداری میکروسکوپی و مهندسین رباتیک و نیز بسیاری تجهیزات پیشرفته نظیر بیوراکتورها که بافت‌ها در آنجا رشد نموده و تغذیه می‌شوند، همگی به نوعی در تحقیقات مهندسی بافت سهیم هستند. بافت‌های مصنوعی انسانی نظیر پوست، کبد، استخوان، ماهیچه، غضروف، تاندون، رگ‌های خونی از جمله مواردی هستند که تاکنون بررسی شده‌اند. هدف اولیه کاشتنی‌های مهندسی بافت، شناسایی،‌ ترمیم و بازسازی عیوب و نارسایی‌های بافتی است که برای آن اصول مهندسی و اصول بیولوژیک با هدف تولید جایگزین‌های کامل بافت‌های انسانی ترکیب می‌شوند .

روش های تهیه بافت
روش‌های مختلفی برای دستیابی به یک بافت مصنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرد که از آن جمله می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

1. طراحی و رشد بافت‌های انسانی مصنوعی در خارج از بدن برای کاشت بعدی جهت جایگزینی بافت‌های ناسالم. بارزترین مثال در این مورد پیوند پوست است که در درمان سوختگی زخم‌های دیابتی بکار می‌رود.

2. کاشت محفظه‌های محتوی سلول که باعث ترغیب و القاء رشد و ترمیم بافت می‌گردند. این روش جهت تکثیر و تولید مقادیر زیاد مولکول‌های مورد نیاز برای رشد سلولی نظیر عوامل رشد بکار می‌رود. برای این کار پلیمرهای جدیدی به صورت سه بعدی تولید شده تا چسبندگی و رشد سلول‌های بافت آسیب دیده امکان پذیر شود. در این مورد می‌توان به ساخت یک زمینه برای ترمیم ضایعات دندانی اشاره کرد.

3. تهیه داربست‌هایی از بافت‌های طبیعی انسانی جهت جایگزینی بافت‌های آسیب دیده داخلی. ابتدا جداسازی سلول‌ها از بدن صورت گرفته و در ساختار ماتریکسی قرار می‌گیرند و در انتها درون بدن کاشته می‌شوند. مثالی از این روش ترمیم استخوان، تاندون و غضروف است.
در حال حاضر جایگزین‌های قابل جذب مناسبی از سوی پژوهشگران ارائه شده است و بسیاری از آنها خواصی بسیار نزدیک با بافت‌های طبیعی دارند. با وجود این در مورد ترکیبی که بتوان از آن به عنوان یک بافت مصنوعی استفاده نمود همچنان بحث وجود دارد.

به عنوان مثال تحقیقات در زمینه مهندسی بافت استخوان بیشتر بر پایه روش‌های دوم و سوم است. در این مورد ترمیم و جایگزینی استخوان‌های کوچک، پیوند استخوان و هدایت رشد استخوان از موفقیت نسبی برخوردار است، هر چند محققان اعتقاد دارند که سلول‌های بنیادی و سلول‌های استئوبلاست با وجود داربست تخریب پذیر به همراه فاکتورهای رشد، می‌توانند در این راه به آنها کمک کنند. پیوند سلولی اتوژنیک (شکل ژنی مشابه)، از بسیاری از مشکلات نظیر پس زدن عضو بیگانه جلوگیری می‌کند. سلول‌های جداسازی شده تزریق شده به بدن، به تنهایی قادر به شکل دادن بافت نیستند. این سلول‌ها نیاز به یک محیط مناسب دارند که در آن ماده حمایت کننده مشابه یک زمینه برای کشت سلولی در شرایط داخل شیشه (in vitro) عمل می‌کند.

مهندسی بافت وپوست مصنوعی

پوست مصنوعی ساخته شده با ترکیبات جدید دارای ویژگیهای منحصر به فردی از جمله دارا بودن استحکام و انعطاف پذیری مناسب مشابه با پوست طبیعی، قابلیت تبادل,  رطوبت و اکسیژن ، قابلیت جذب ترشحات سطح زخم و تبادل آنها و ایجاد یک محیط مرطوب برای انجام مراحل مختلف ترمیم، قابلیت چسبندگی و تکثیر سلولهای پوستی بر سطح پوشش، فعال سازی خاصیت بند آورندگی خون، فعال سازی فعالیت سلولهایی مانند ماکروفاژها، فایبروپلاستها و ایجاد بافت همبند و سرعت بخشیدن به روند ترمیم و رشد سلولهای پوستی می شود.
مراحل تهیه پوست مصنوعی شامل مراحل مطالعه و بررسی کارهای انجام شده قبلی ، انجام کارهای آزمایشگاهی، فرآیند کردن و تهیة جایگزین پوست، بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی و ساختاری، ارزیابی نحوه رشد و تکثیر سلولهای پوستی بر سطح پوشش، ارزیابی چسبندگی و فعال سازی پلاکت های خونی، ارزیابی تاثیر این جایگزین پوستی در ترمیم زخم تمام ضخامت بر مدل حیوانی و انجام مطالعات هیستوپاتولوژیکی می باشد.


سلول بنیادی

سلول بنیادی چیست؟
سلولهای بنیادی سلولهای اولیه غیر تمایز یافته ای هستند که توانایی تمایز و تقسیم به انواع دیگر سلولها را دارا می باشند ، این سلول ها به دلایل کارایی در ترمیم سلولی و همچنین تمایز به انواع سلول های دیگر کاربرد وسیعی در مهندسی بافت دارند.

دسته بندی سلول های بنیادی:
سلولهای بنیادی را می توان بر اساس دو دیدگاه تقسیم بندی کرد : قابلیتها و منابع
از نظر گاه قابلیت ها این ها به ۴ دسته توتی پوتنت (سلول های بنیادی هستند که از طریق اتصال و نفوذ اسپرم به تخمک و سپس شروع تقسیمات سلولی به وجود می آیند) پلوریپوتنت (سلولهای بنیادینی هستند که از توتیپوتنت مشتق می شوند و می توانند به هر نوع سلولی به جز توتیپوتنت تبدیل شوند ) مولتی پوتنت (سلولهایی بنیادینی هستند که تنها می توانند سلولهای یک خانواده یا خانواده های مشابه را تولید کنند) و یونی پوتنت (سلولهایی هستند که فقط یک نوع سلول می توانند بسازند.

این سلولها قابلیت آن را دارند که خود را باز سازی کنند و همین ویژگی آنها را از سلولهای غیر بنیادین متمایز ساخته است) و از نظر گاه منابع تامینی نیز به چهار دسته سلول های بنیادی بالغ (سلولهای تمایز نیافته ای هستند که می توان آنها را در میان سلولهای تمایز یافته یک بافت خاص پیدا کرد که معمولا از نوع مولتی پوتنت سل هستند)، جنینی (سلولهای کشت شده ای هستند که از توده داخل سلولی تمایز نیافته در دوران اولیه جنین انسان بر داشت شده اند که آنها را بلاستوسیت می نامند) ، سرطانی (سلولهایی هستند که از سلولهای سرطانی و تومورها استحصال می شوند) و بستر رگی (سلولهایی هستند که از خون بند ناف استخراج می گردند) تقسیم بندی می گردند.

علوم مرتبط
در مهندسی بافت از بسیاری از علوم مهندسی برای نیل به این هدف استفاده می‌شود، بیولوژیست‌های سلولی و مولکولی، مهندسین مواد پزشکی، طراحان شبیه ساز کامپیوتر، متخصصان تصویر برداری میکروسکوپی و مهندسین رباتیک و نیز بسیاری تجهیزات پیشرفته نظیر بیو راکتورها که بافت‌ها در آنجا رشد نموده و تغذیه می‌شوند، همگی به نوعی در تحقیقات مهندسی بافت سهیم هستند.

جمع بندی نهایی 
مهندسی بافت دانشی است که با بهره گیری از سلول های بنیادین در جهت ترمیم ساختارهای سلولی عمل میکند، این دانش با پیشرفت علم بیولوژی میتواند در جهت خدمت به رفع بیماریهای مختلفی از جمله فلج نخاعی، سرطانهای مختلف بدن و ….. حرکت کند و کاربرد بالای این دانش در حرفه پزشکی میتواند در آینده پزشکی دنیا تحولات بزرگی را رقم بزند همچنین سلول های بنیادین میتوانند در تحقق این رویا ها نقش بسزایی داشته باشند.

منبع: http://auchemistry.persianblog.ir


www.smsm.ir

نوع مطلب : مهندسی پزشکی
نوشته شده در چهارشنبه ۲۶ آبان ۱۳۸۹ توسط SMSM |           |