پزشکی بالینی

شیمی‌دان‌های دانشگاه ITMO در سنت‌پترزبورگ روسیه، در بررسی‌های انجام شده مشاهده کرده‌اند که پیوند عروق بدون نیاز به ضدلخته‌ها امکان پذیر است. جراحی برای مشکلات قلب‌ و‌ عروق، گاهی نیازمند پیوند عروق و استنت‌گذاری برای باز کردن عروق خونی معیوب یا تنگ شده است. اگرچه این روش به طور مستقیم مشکل بازگرداندن جریان خون را حل می‌کند، ولی خطر ایجاد لخته‌های خونی را به‌ همراه دارد.
 شیمی‌دان‌هایی از دانشگاه ITMO در سنت‌پترزبورگ، چگونگی توسعه و آزمایش یک نوع جدید از پوشش رگ خونی مصنوعی را که مانع تشکیل لخته‌ خونی می‌شود، توصیف‌ کرده‌اند. این پوشش از یک لایه‌ نازک از نانو میله‌هایی تشکیل شده که با تراکم زیاد کنار‌ هم جمع شده‌اند و از اکسید‌آلومینیوم ترکیب‌ شده با ماده‌ای که آنزیم شکست لخته را فعال می‌کند، ساخته‌ شده‌اند. این ماده، فعال‌کننده‌ پلاسمینوژن نوع اوروکیناز نامیده می‌شود. هنگامی‌ که محققان از این لایه‌ی نازک برای پوشش سطح داخلی رگ پیوندی استفاده‌ کردند، یک غلظت ثابت از پلاسمین توسط آن ایجاد شد. پلاسمین آنزیمی است که لخته‌های خونی را حل و متلاشی می‌کند.
 محققان می‌گویند: ویژگی‌های منحصر به‌فرد این لایه‌ی نازک از ساختار آن نشات می‌گیرد؛ یک ماتریس متخلخل که فعال‌کننده‌ پلاسمینوژن را نگه می‌دارد. این منبع از فعال‌کننده‌ پلاسمینوژن محافظت‌ می‌کند و این در‌ حالی است که به آن اجازه می‌دهد تا در همان زمان از‌طریق منافذ سیستمبا پلاسمینوژن موجود در خون واکنش داشته باشد. به گفته آن‌ها، هنگامی‌ که پلاسمینوژن با فعال‌کننده‌ پلاسمینوژن در داخل منافذ لایه برخورد می‌کند، آنزیم متلاشی‌کننده‌ لخته‌ خونی پلاسمین را تولید می‌کنند. عروق پیوندی حبس‌کننده‌ دارو در آزمایشات، لخته‌های خونی را متلاشی می‌کند.
 محققان جهت آزمودن ویژگی‌های این لایه‌ نازک پوشاننده‌ عروق پیوندی، آزمایشات بسیاری را انجام دادند. به‌ طور‌ مثال، آن‌ها برای یک آزمایش، لخته‌های مصنوعی ساخته شده از پلاسمای مخلوط با ترومبین را ایجاد‌ کرده و آنها را داخل پیوند قرار دادند. به گفته محققان، لخته به‌ سرعت شروع به متلاشی‌شدن و ترشح از‌ طریق محل پیوند‌ کرده و پوشش طراحی‌شده‌ لخته‌ها را در مرحله‌ شکل‌گیری نابود می‌کند که جریان خونی بدون انسداد را در محل پیوند تضمین می‌کند.
این لایه‌ نازک جدید، تضمین‌کننده‌ پیشرفتی در آخرین نوع پیوندها و استنت‌ها است که انواع داروی انحلالی‌ نیز نامیده می‌شوند و توسط داروهایی که به‌ آرامی در خون آزاد می‌شوند، پوشیده شده‌اند، اما طول عمر آن‌ها توسط میزان دارویی که ذخیره‌ می‌کنند، محدود می‌شود. این روش بر‌اساس احتباس دارو، درون یک پوشش محافظتی متخلخل است که ماندگاری بیشتری دارد و در واقع یک طول عمر نامحدود‌ برای عروق خونی مصنوعی پیشنهاد می‌کند.
 گفتنی است یافته‌های محققان تنها محدود به عروق خونی مصنوعی نبوده بلکه ارتباط‌دهنده به هر‌نوع پیوندی است و این موضوع مربوط به تمام انواع داروهایی است که بیمار برای پوشش از آنها استفاده می‌کند. به‌ طور‌ مثال، پس‌ از پیوند میزنای مصنوعی، گاهی بلورهای اوره‌آز شروع به تشکیل در داخل آن می‌کنند و پزشکان نمی‌دانند چگونه با این مشکل کنار بیایند. به‌ کار بردن داروی پوشش‌دهنده‌ مشابهی که اوره‌آز را متلاشی‌ می‌کند، امکان‌پذیر است.

دانشمندان دانشگاه هاروارد با استفاده از سلول‌های بنیادی انسان سلول‌های اندوتلیال عروق (نوعی از سلول‌های رشته مانند رگ‌های خونی) تولید کردند که این امر منجر به کشف جزئیات جدید در رابطه با عملکرد این سلول‌ها خواهد بود. این محققان با استفاده از سلول‌های بنیادی قلب و نخاع انسان موجب رشد رگ‌های خونی به روشی جدید شدند. این سلول‌ها با دریافت جریان قوی خون در سلول‌های عروقی و جریان خونی ضعیفتری وارد رگ‌ها می‌شوند. «کیلرمو گارسیا کاردینا»، محقق این تحقیق اظهار کرد: کشف واکنش این سلول‌ها به علائم بیومکانیکی قابل توجه بود.
این تیم تحقیقاتی دریافتند سه عملکرد حیاتی در بدن مانند واکنش‌های التهابی، جلوگیری از خونریزی رگ‌ها و لخته شدن خون توسط اندوتلیوم در بدن انجام می‌شود. این نتایج موجب افزایش ایمنی بیماران نیازمند به دیالیز کلیه یا درمان نقص ریه با کاهش یا حذف نیاز به هپارین ضد انعقاد می‌شود. عوارض جانبی هپارین رقیق شدن خون است و موجب از دست دادن خون وخونریزی داخلی می‌شود. نتایج این تحقیق در نشریه Steam Cell منتشر شده‌ است.

گروهی از پژوهشگران توانسته‌اند با نانوذره‌های طلای پوشانده‌شده از سه نوع پپتید بر رگ‌سازی تاثیر بگذارند. از آن جا که رگ‌سازی عاملی مهم در درمان بسیاری از بیماری‌هاست و جلوگیری از آن گامی مهم در درمان تومورهای سرطانی‌ است، این آزمایش‌ها می‌توانند گامی بزرگ در بهداشت و درمان باشند. می‌توان نانوذره‌های پپتید-پوشیده‌ی طلا را در رویاندن رگ‌های خونی یا جلوگیری از آن به کار بست. این یافته‌ای تازه از گروهی فیزیک‌دان و زیست‌شناس از دانشگاه Southampton در بریتانیا است. پژوهشگران می‌گویند آزمایش‌هایشان می‌توانند گامی بزرگ به سوی درمان‌های بهتر سرطان با نانو‌ذره‌های پوششی باشد.
رگ‌زایی فرآیندی‌ است که با آن رگ‌های خونی درون بدن شکل می‌گیرند. این روند در رشد و نمو حیاتی‌ است و در فرآیند‌هایی چون ترمیم جراحت‌ها، بیماری‌های رماتیسمی و بارداری نقشی بزرگ دارد و البته در رشد و گسترش تومورها نیز درگیر است؛ از این رو اداره‌ی رگ‌سازی می‌تواند به درمان‌های تازه‌ای برای سرطان راه ببرد. رگ‌سازی زمانی آغاز می‌شود که ملکول‌های ویژه‌ای، یاخته‌های پوششی را که مانند آستر رگ می‌باشند، برمی‌انگیزانند؛ این ملکول‌ها به گیرنده‌های عامل رشد رگ که در یاخته‌های پوششی درون رگ هستند، می‌پیوندند.  این برانگیزش به چندشاخه‌ شدن یاخته‌های پوششی – به شکلی زنجیروار- و از آن جا شکل دادن ساختار رگی تازه‌ای می‌انجامد. این فرآیند با پیام‌هایی که رشد رگ‌ها را با عامل‌های پیش‌رگ‌سازی یا جلوگیری از رشد‌شان با عامل‌های ضد‌رگ‌سازیتنظیم می‌کنند، برانگیخته می‌شود.
داروهای رگ‌سازی می‌توانند با کاهش یا افزایش رشد مویرگی در درمان برخی بیماری‌ها به کار روند، اما این تنها برای مدت کوتاهی اثربخش خواهدبود. اغلب اوقات باید مقدار مصرفی را بیش‌تر کرد و این می‌تواند به اثرات جانبی و حتی مسمومیت بی‌انجامد.  آنتونیوس کاناراس ِ فیزیک‌دان، تیموثی میلر ِ زیست‌شناس و همکاران، باور دارند که نانوذره‌ها می‌توانند بسیاری از مشکلات ویژه‌ی دارو‌های رگ‌سازی را حل کنند. نانوذره‌ها، حامل‌های موثر و توزیع‌کننده‌های مناسب دارویی‌اند، چراکه می‌توانند مقدار زیادی از ملکلو‌های درمانی را در خود بگیرند و آن‌چه حتی بهترشان می‌کند این است که سطح‌شان با ملکول‌های گیرنده (بیش‌تر با پادتن‌ها) پوشانده می‌شود. بدین‌ ترتیب می‌توان مطمئن بود که داروها به بخش‌های ویژه‌ای از بدن مثلا توموری که مورد نظر است، می‌رسند.
این گروه، چگونگی کارکرد نانوذره‌های ِ طلای ِ پوشانده‌شده با سه نوع پپتید در رویاندن رگ‌های خونی یا جلو‌گیری از آن در جانداران را سنجیده‌است. نخستین پپتید ( که پژوهشگران p1 می‌خوانندش) به گیرنده‌های «عامل‌های رشد پوشش رگی» پیوسته و ژن‌های برانگیزاننده‌ی پیام‌های زنجیروار را پخش می‌کند؛ سومین پپتید (P3) به گیرنده‌های عصب‌دوست-۱ پیوسته، و از درست شدن موی‌رگ‌ها جلوگیری می‌کند؛ دومین پپتید (P2) یک عامل سنجه‌ای‌ است، چراکه با هیچ‌یک از این گیرنده‌ها برهم‌کنش ندارد، اما به سادگی به درون یاخته می‌رود.
کاناراس می‌گوید: «دریافتیم که نانوذره‌های برانگیزاننده، رشد را دوبرابر می‌کنند و نمونه‌های جلوگیری‌کننده به شکل معنی‌داری رگ‌سازی را خاموش می‌کنند.» او می‌گوید: برانگیختن رگ‌سازی می‌تواند در موقعیت‌هایی که در آن‌ها خواهان رشد رگ هستیم مانند ترمیم جراحت‌ها و یا شرایطی که جلوگیری از رگ‌سازی لازم است مثلا در کند کردن رشد تومور یا توقف آن، مفید باشند.  به نوشته تارنمای انجمن فیزیک، کاناراس باور دارد که چنین مطالعه‌هایی برای درک چگونگی تاثیر نانوذره‌ها بر رشد رگ‌ها مهم بوده و برخورد با رگ‌سازی با نانوذره‌های طلا، راه‌هایی تازه در مسیر پیشرفت داروها می‌گشاید. او می‌گوید: «به یقین گام بعدی در مطالعه‌هایم دست‌کاری رگ‌سازی تومور است.» «به خوبی می‌دانیم که یاخته‌های سرطانی برای آن که بتوانند رشد کنند به رگ‌سازی نیاز دارند. آیا ممکن خواهد بود که با به‌کارگیری نانوذره‌ها، رگ‌سازی را در نزدیکی یک تومور متوقف کنیم و چنین ترفندی تا چه اندازه بازده خواهد داشت؟ این‌ها پرسش‌هایی هستند که گروه پژوهشی ما از خود می‌پرسد.»

محققان آمریکایی روش جدیدی برای پیشگیری از تخریب داربست کلاژنی و حفظ استحکام آن ابداع کرده اند که می تواند برای تولید رگ‌های خونی مورد استفاده قرار گیرد. کلاژن اصلی‌ترین جزء تشکیل دهنده بافت همبند و فراوان ترین پروتئین در بدن انسان است که بدلیل زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری، بهترین ماده برای ساخت داربست در مهندسی بافت محسوب می شود. روش های متداول مهندسی بافت باعث از هم گسیختگی ساختار فیبری کلاژن و تضعیف محصول نهایی می شود.
«شیائوبینگ ژو» استادیار مهندسی پزشکی کالج مهندسی بافت در دانشگاه تافتز (Tufts)‌ در ماساچوست و «کیل آلبرتی» دانشجوی دکتری، روش جدیدی برای ساخت سازه های کلاژن ابداع کرده اند که باعث استحکام و تقویت ساختار نهایی داربست کلاژنی می شود. در روش جدید که bioskiving نامیده می شود، کلاژن از تاندون گاو گرفته شده و تمامی سلول ها و مواد دیگر با استفاده از شوینده های مخصوص پاک می شوند و در نهایت تنها فیبرهای کلاژن باقی می مانند؛ سپس با استفاده از دستگاه میکروتوم، بافت های کلاژن به قطعات بسیار کوچکی برش داده شده و در لایه های ده تایی روی هم قرار می گیرند. محصول نهایی، یک داربست کلاژنی بسیار مستحکم تر از نمونه تولید شده در روش های متداول مهندسی بافت است. این داربست با چرخاندن بدور یک میله شیشه ای با پوشش تفلون، قابلیت شکل گیری بصورت لوله ای را نیز دارد. این ساختارها در ترکیب با سلول های زنده می توانند برای تولید رگ های خونی و سایر محصولات مورد استفاده قرار بگیرند. نتایج این دستاورد در مجله Advanced Healthcare Materials‌ منتشر شده است.

محققان موسسه فناوری ماساچوست موفق به ساخت یک ژل چسبنده با الهام از صدف دریایی شده‌اند که می‌توان از آن برای تقویت رگ‌های خونی تضعیف شده استفاده کرد. این ژل قادر به مقاومت در برابر جریان خون انسان است و گفته می‌شود که عملکرد آن مشابه یک اسیدآمینه موجود در لیف ابریشمی صدف است. این لیف ابریشمی در حقیقت یک ماده چسبنده لیفی است که از استحکام کافی برای نگهداشتن صدف برخوردار بوده و همزمان به اندازه کافی برای خم شدن بدون ضربه، انعطاف دارد.
امید است که همانطور که از بتونه برای پر کردن فرورفتگیهای درون دیوار استفاده می شود، بتوان از این ژل در دیواره های رگهای انسان برای جلوگیری از پارگی آنها بهره برد. همچنین می‌توان از این ماده به عنوان یک سد عایق برای جلوگیری از بروز عفونت در زمان تماس مستقیم استنتها با دیواره رگهای خون استفاده کرد. با این حال امید بخش‌ترین کاربرد این ژل می‌تواند جلوگیری از پارگی رسوبات پلاکی رگهای خونی باشد. هنگامی که این رسوبات پاره می‌شوند، پلاک آزاد شده می‌تواند با مسدود کردن جریان خون به قلب و مغز منجر به حمله قلبی یا سکته مغزی شود. در آزمایشات، محققان رسوبات پلاکی موشها را با یک نسخه از این ژل پوشش دادند که حاوی استروئید ضد التهاب بود. در نتیجه این موشها از پلاکهای پایدارتری نسبت به موشها عادی برخوردار بودند. این پژوهش در مجله PNAS Early Edition منتشر شده است.

دانشمندان دانشگاه كينگز كالج لندن موفق به شناسايي شيو‌ه‌اي براي توليد رگهاي خوني جديد در درون بدن شدند. اين دانشمندان از سلول‌هاي به دست آمده از پوست استفاده كردند كه در زمان تزريق تعداد زيادي از آنها به يك پاي آسيب‌ديده، به شكل يك رگ كوچك خون درآمدند. اين كار عرضه خون را به ماهيچه‌هاي پژمرده ارتقا داده و به آنها جان تازه‌اي بخشيد. جالب اين كه كل اين فرايند تنها سه تا چهار هفته به طول انجاميد.
تيم‌هاي پژوهشي زيادي در حال تلاش براي ساخت سرخرگ‌هاي مصنوعي در آزمايشگاه هستند اما اين اولين بار است كه دانشمندان موفق به پرورش يك رگ درون بدن با استفاده از سلولهايي شده‌اند كه زندگي خود را در پوست آغاز كرده‌اند. اين كار بر روي موش‌ها انجام شده اما اين دستاورد مي‌تواند به يك تزريق منجر شود كه مبتلايان به ديابت با گردش خون ضعيف را از مشكل قطع پا رها خواهد كرد. در عوض يك تكه از پوست بريده شده از پشت بازو يا دست را مي‌توان براي توليد سلولهايي استفاده كرد كه جريان خون را با تزريق آنها به بدن بازيابي مي‌كنند. نيمي از قطع عضوها بر روي افراد مبتلا به ديابت انجام مي‌شود كه مشكلات گردش خون و آسيب عصبي منجر به از دست دادن ‌شست يا كل پا در 100 بيمار در هر هفته مي‌شود. اين شيوه همچنين مي‌تواند براي ترميم آسيبهاي به وجود آمده توسط حملات قلبي مورد استفاده قرار بگيرد.
پروفسور كينگبو شو كه از طرف بنياد قلب انگليس حمايت شده با جمع‌آوري سلولهاي پوستي كار خود را آغاز كرد. وي با استفاده از يك تركيب ژن و مواد شيميايي اين سلولها را به شكل سلولهاي ابتدايي رگهاي خوني درآورد كه براي تبديل به رگهاي خوني برنامه‌ريزي شده بودند. شو سپس نيم ميليون از اين سلولها را در پاي عقبي يك موش كه عضلات آن به دليل گردش خون ضعيف آسيب ديده بود، تزريق كرد. اين سلولها يك رگ خوني كوچك را تشكيل دادند كه خون را به عضله آسيب ديده منتقل كرده و به آن اجازه داد تا عضله را ترميم كند و حيوان بتواند مقداري از وزن خود را روي اين پا قرار دهد. وي اميدوار است كه اين سلولها با تزريق به قلب بتوانند براي درمان آسيب‌هاي وارد شده در اثر حملات قلبي كمك كنند.
برخي بيمارستان‌ها در حال حاضر از اين گونه تزريقات سلولي به بيماران حمله قلبي ارائه كرده‌اند كه با موفقيت همراه نبوده است. شو بر اين باور است كه شيوه وي موفقيت‌آميز بوده چرا كه وي مي‌تواند سلولهاي مورد نياز را در مقادير زياد توليد كند. سلولهاي وي همچنين عاري از خطر بروز سرطان هستند كه برخي درمانهاي سلولي از آن برخوردارند. در نهايت شو كه شيوه وي چند سالي تا آزمايش بر روي انسان فاصله دارد، اميدوار است كه بتواند رگهاي آزمايشي را با قابليت ارائه به كودكان داراي نقايص قلبي مادرزادي توليد كند. برخلاف سلولهاي خون مصنوعي مورد استفاده در حال حاضر، اين رگ‌ها مي‌توانند درون بدن كودك رشد كرده و نياز به تكرار عمل جراحي را از بين ببرند. در حال حاضر بهترين راه براي جلوگيري از قطع پا در بيماران ديابتي، مراجعه منظم آنها به پزشك براي بررسي پاهايشان است. اين پژوهش در مجله مجموعه مقالات آكادمي ملي علوم آمريكا منتشر شده است.

در يك دستاورد جديد، دانشمندان موفق به پرورش رگ‌هاي خوني انسان در آزمايشگاه شدند كه مي‌تواند انقلابي در جراحي باي‌پس قلبي ايجاد كند.توليد اين رگها از سلولهاي پوستي بدست آمده از دست تنها چند هفته به طول مي‌انجامد. علاوه بر جراحي‌هاي باي‌پس، از اين رگها همچنين مي‌توان براي كمك به دياليز بيماران كليوي و كودكان داراي دريچه‌هاي قلب معيوب استفاده كرد. به گفته محققان، آنها مي‌توانند طي دو ماه رگ‌هاي خوني را با بافت آنها بر روي يك دستگاه بافندگي مينياتوري در آزمايشگاه توليد كنند. تلاشهاي پيشين براي توليد رگهاي مصنوع بشر يا بر مواد مصنوعي تكيه داشته يا به توليد رگهاي ضعيف منجر شده بودند.

در جراحي باي‌پس قلبي، از يك رگ متعلق به بخش ديگري از بدن براي انحراف خون از رگهاي خوني مسدود يا تنگ استفاده مي‌شود. اين در حالي است كه بسياري از بيماران از رگهاي سالم و مناسب براي پيوند برخوردار نيستند و نمونه‌هاي مصنوعي نيز احتمال عفوني شدن دارند. با اين شيوه جديد كه در نشست زيست‌شناسي تجربي در سان‌ديگو رونمايي شده، مي‌توان امكان بروز عفونت را از بين ببرد. اين شيوه ابتدا از نمونه سلولهاي پوست پشت دست فرد استفاده شده كه به توليد مقادير زياد كولاژن محكم و منعطف پرداخته و از آن يك ورق نازك سلولي توليد مي‌كنند. سپس اين ورق به حالت لوله‌اي درآمده و با مواد مغذي انكوبه مي‌شود تا لايه‌ها به هم جوش خورده و يك لوله توخالي را شكل دهند. در مرحله بعدي يك لايه ديگر سلول از رگ سطحي روي اين لوله آمده كه بخشي از نمونه پوست اوليه بوده‌اند. اين محققان توانسته‌اند رگهاي خوني تا 20 سانتيمتر طول را با استفاده از سلوهاي بيمار و سلولهاي اهدايي توليد كنند.

استفاده از سلول‌هاي اهدايي مي‌تواند توليد اين رگ‌ها را در مقياس صنعتي قرار داده كه قابل ذخيره در سردخانه و مصرف در زمان نياز خواهند بود. رگ‌هاي بدست آمده از سلول‌هاي اهدايي تا كنون در سه بيمار با بيماري شديد كليوي پيوند خورده كه امكان دياليز بهتر را براي آنها فراهم خواهد كرد. تا كنون اين پيوند موفقيت‌آميز بوده و بيمار اول در سال گذشته درمان شد. مي‌توان سرعت اين فرايند را با حذف مرحله لوله كردن ورق سلولي افزايش داده و به جاي آن سلول‌ها را به شكل رشته‌هاي مناسب برش داد. سپس اين رشته‌ها را مي‌توان روي يك قرقره پيچيده و بر روي يك دستگاه نساجي ريز ايترسل به شكل لوله‌اي بافت. انجام اين كار مي‌تواند زمان توليد يك رگ خوني را به دو ماه كاهش دهد. اليته اين فرايند پر هزينه بوده و توليد هر رگ چند هزار دلار خواهد بود. اين فناوري هنوز در مراحل اوليه قرار داشته و انتظار مي‌رود بين پنج تا 10 سال آينده براي كاربرد گسترده آماده شود.