قلبی از طلا: نانوفیبرهای طلا در بافت مصنوعی قلب سبب بهبود پیام‌رسانی الکتریکی آن می‌شوند

A Heart of Gold: Gold Nanofibers in Engineered Heart Tissue Can Enhance Electrical Signalling

بافت قلب در یک حمله‌ی قلبی متحمّل آسیب‌های جبران‌ناپذیری می‌شود. چون سلول‌های قلبی توانایی تکثیر ندارند و تعداد اندکی سلول بنیادی در قلب وجود دارد، این بافت قابلیّت ترمیم خود را ندارد؛ در نتیجه دچار فیبروزیس می‌شود و نمی‌تواند به‌خوبی منقبض شود.

دانشمندان درپی یافتن شیوه‌های جدید برای بازیابی عمل قلب، به دنبال یافتن «پچ»‌های قلبی بودند که بتواند به بدن بیمار پیوندزده‌شود و جایگزین بافت آسیب‌‌دیده‌ی قلب شود.

دکتر Tal Dvir و دانشجوی دوره‌ی Phd او، Michal Shevach، با کمک همکارانشان در دپارتمان میکروبیولوژی مولکولی و بیوتکنولوژی و مرکز نانوساینس و نانوتکنولوژی از دانشگاه Tel Aviv، آغاز به به‌کارگیری طلا درمهندسی بافت قلبی کردند.

آن‌ها در رویارویی با بزرگترین چالشِ ساخت پچ‌‌های قلبی، یعنی اطمینان از هماهنگی سیستم الکتریکی قلب که زنش قلب و ریتم آن را کنترل‌می‌کند، سلول‌های قلبی را با نانوفیبرهایی از جنس ذرّات طلا ادغام‌کردند. هدف آن‌ها بهبود پیام‌رسانی الکتریکی در بین سلول‌های قلبی بود.

Dvir می‌گوید:«طلا در افزایش اتّصال بیومتریال‌ها مؤثّر شناخته‌شده‌است. با افزودن طلا به بافت قلبی، این بافت سریع‌تر، قوی‌تر و هماهنگ‌تر از قبل منقبض شد.» این پژوهش در مجلّه‌ی Materials Chemistry B منتشر شد.

دادن دست کمک به طبیعت

Dvir می‌گوید:«سلول‌های قلبی در سطح خود دارای پروتئین‌هایی هستند که مسئول انتقال سیگنال‌های الکتریکی هستند. امّا فرایند مهندسی بافت قلبی خود سبب نابودی این پروتئین‌ها می‌شود. سلول‌ها به‌طور طبیعی شروع به ساخت دوباره‌ی این پروتئین‌ها می‌کنند. امّا این کار نیازمند زمان است که شاید بیمار فرصت این بازسازی را نداشته‌باشد. نانوفیبر‌های طلا می‌توانند نقش این پروتئین‌ها را تا زمانی که سلول‌ آن‌ها را بازسازی‌کند، بازی‌کنند.»

بافت‌های جدید با قرار دادن سلول‌های بیمار یا یک حیوان در یک قالب سه‌بعدی ساخته‌شده از بیومتریال‌ها (هر مادّه یا سطحی که با سیستم‌های بیولوژیک برهم‌کنش داشته‌باشد) ساخته‌می‌شوند که سبب شکل مناسب بافت به هنگام رشد این سلول‌ها می‌شود. Dvir و تیمش به کمک روش‌های شیمیایی و فیزیکی ذرّاتی از جنس طلا را وارد قلب کردند. سرانجام این سلول‌ها با کمک ذرّات طلا توانایی خود در انتقال سیگنال‌های الکتریکی را بازیافتند.

پژوهشگران با به کارگیری میکروسکوپ‌های الکترونی نگاره (SEM) و سنجش‌های گوناگون الکتریکی، رسانایی الکتریکی این بافت جدید را سنجیدند. سلول‌هایی که در قالبِ دارای ذرّات طلا قرارداشتند، دارای انقباض‌های قوی‌تری نسبت به سلول‌هایی بودند که در قالب بدون ذرّات طلا قرارداشتند. همچنین انقباض یک‌پارچه‌ی این سلول‌ها اثباتی بر پیام‌رسانی الکتریکی مناسب بین آن‌ها بود.

یک شانس طلایی

چون ۵۰٪ قربانیان حمله‌ی قلبی پس از گذشت ۵ سال از نخستین حمله،‌ جان خود را ازدست‌می‌دهند، نیاز به گزینه‌های درمانی جدید به شدّت احساس می‌شود. یک بافت قلبی قابل پیوند و کارا نه تنها جان بیماران را حفظ‌می‌کند، بلکه بر کیفیت زندگی آنان می‌افزاید.

Dvir افزود:«برای اثبات ظرفیت پیام‌رسانی الکتریکی این پچ‌های قلبی دارای نانوفیبر طلا، انجام آزمایش‌های آزمایشگاهی و سپس آزمون‌های کلینیکی بر روی بیماران ضروری است. روش ایده‌آل برای ساخت این بافت‌ها استفاده از سلول‌های خود بیمار است، چون احتمال موفّقیّت را افزایش‌می‌دهد.»

بن‌مایه

چهار ژنِ تأثیرگذار در سطوح کلسترول بد شناسایی‌شد

Four Genes Identified That Influence Levels of 'Bad' Cholesterol

گروهی از دانشمندان مؤسّسه‌ی Texas Biomedical Research در بابون‌ها (نوعی میمون) چهار ژنی را که در سطوح LDL (کلسترول بد) تأثیرگذار است، شناسایی‌کردند. این یافته می‌تواند راهنمایی برای ساخت داروهایی جدید برای کاهش احتمال ابتلا به بیماری‌های قلبی باشد.

Laura Cox می‌گوید:«یافته‌های ما پراهمّیّت است، چون روش‌های جدیدی را در ساخت داروهایی جدید برای کاهش احتمال ابتلا به بیماری‌های قلبی در انسان آشکارمی‌کند. چون این ژن‌ها در گذشته مرتبط با سرطان شناخته‌شده‌‌بودند، ممکن است سرطان و بیماری‌های قلبی عوامل ژنتیکی مشترکی داشته‌باشند.»

این دانشمندان یک کلنی از ۱۵۰۰ بابون را زیرنظرگرفتند تا سه نیم‌هم‌نیا (دارای یک والد مشترک) با سطح پایین LDL و سه نیم‌هم‌نیا با سطح بالای LDL بیابند. این بابون‌ها به مدت ۷ هفته با رژیم غذایی سرشار از کلسترول و چربی تغذیه‌شده‌بودند. سپس با به‌‌کارگیری تکنولوژی آرایه‌ی ژنی و توالی‌یاب‌های پرتوان، دریافتند که چهار ژن (با نام‌های TENC1، ERBB3، ACVR1B و DGKA) بر سطح LDL بدن تأثیر می‌گذارند.

به طرز شگفت‌انگیزی این ژن‌ها در قسمتی از مسیرهای پیام‌رسانی سلولی نقش‌دارند که در بقای سلولی مهم‌ است و شکست این مسیرها می‌تواند منجر به برخی از سرطان‌ها شود.

همان‌طورکه همه می‌دانند، سطح بالای LDL منجر به بیماری‌های قلبی می‌شود. با وجود تلاش‌های زیادی که برای مقابله با آن در ۲۵ سال اخیر شده‌ است، هنوز بیماری‌های قلبی نقش برجسته‌ای در مرگ‌ومیر انسان‌ها دارد و در ایالات متّحده یک مرگ از هر چهار مرگ مربوط به این بیماری‌هاست.

بیماری قلبی، بیماری پیچیده‌ای است که نتیجه‌ی برهم‌کنش ژن و محیط (به ویژه عادت غذایی) است.  برای درک تفاوت سطوح LDL و در نتیجه تفاوت احتمال ابتلا به بیماری قلبی در انسان‌ها، باید فاکتورهای ژنتیکی بررسی‌شود.

امّا انجام این تحقیقات در انسان دشوار است، چون کنترل تغذیه انسان در طول تحقیق تقریباً ناممکن است. در نتیجه دانشمندان Texas Biomed بر روی بابون‌ها که در در فیزیولوژی و ژنتیک مشابه انسان‌اند، تحقیق‌می‌کنند.

همچنین این تحقیقات روشن‌می‌کند که شناسایی تعداد زیادی از ژن‌های تأثیرگذار در بیماری‌های قلبی برای یافتن شیوه‌ی درمانی کارآمد لازم است. برای مثال ممکن است به یک‌باره لازم باشد تا چندین ژن را هدف قراردهیم.

Cox گفت:«گام بعدی در این پژوهش این است که دریابیم مکانیسم دقیق این ژن‌ها در تأثیر بر سطوح LDL چیست تا هدف‌های خاصّی را در شیوه‌ی درمانی جدید دنبال‌کنیم. این اطّلاعات ممکن است تا دو سال دیگر آماده شود.»

بن‌مایه