برای نخستین بار؛ کلیه و کبد انسان در فضا چاپ شدند

به‌ گزارش رکنا، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های دانشمندان در حوزه چاپ زیستی، قرار دادن دقیق سلول‌ها در موقعیت مناسب است. هر اندام بدن برای عملکرد صحیح به آرایش منظم و دقیقی از سلول‌ها نیاز دارد و کوچک‌ترین اختلال در این ساختار می‌تواند کارایی آن را کاهش دهد.

چاپ زیستی فناوری‌ای است که در آن از سلول‌های زنده به‌عنوان «جوهر زیستی» استفاده می‌شود تا ساختارهای زنده به‌صورت لایه‌به‌لایه ساخته شوند. اما روی زمین، نیروی گرانش باعث ته‌نشین شدن سلول‌ها و ذرات موجود در جوهر زیستی می‌شود و توزیع یکنواخت آن‌ها را دشوار می‌کند.

اکنون یک آزمایش موفق در ایستگاه فضایی بین‌المللی نشان داده است که شرایط ریزگرانش می‌تواند این مشکل را تا حد زیادی کاهش دهد. شرکت آمریکایی «Auxilium Biotechnologies» با بهره‌گیری از چاپگر زیستی مداری AMP-1 موفق شد بافت‌هایی شامل سلول‌های انسانی کلیه، کبد و غضروف را در مدار زمین تولید کند؛ اتفاقی که نخستین گزارش ثبت‌شده از تولید بافت‌های کلیه و کبد در خارج از سیاره زمین به شمار می‌رود.

اگرچه در این مأموریت اندام‌های کامل و قابل پیوند ساخته نشدند، اما نتایج اولیه نشان می‌دهد که نبود جاذبه باعث توزیع یکنواخت‌تر سلول‌ها در ساختارهای چاپ‌شده می‌شود؛ موضوعی که می‌تواند نقش مهمی در آینده پزشکی بازساختی ایفا کند.

چرا چاپ زیستی به فضا رفت؟

دانشمندان سال‌هاست روی تولید بافت‌های زنده برای درمان بیماری‌ها، آزمایش داروها و بازسازی اندام‌های آسیب‌دیده کار می‌کنند. با این حال، گرانش زمین همواره مانعی جدی در این مسیر بوده است.

زمانی که سلول‌ها با مواد زیستی ترکیب می‌شوند، به مرور تحت تأثیر جاذبه ته‌نشین شده و در برخی نقاط تجمع پیدا می‌کنند. این موضوع باعث می‌شود بخش‌هایی از بافت دارای تراکم زیاد سلولی و بخش‌های دیگر فاقد سلول کافی باشند؛ مشکلی که عملکرد طبیعی بافت را مختل می‌کند.

پژوهشگران شرکت Auxilium نخستین بار هنگام توسعه ایمپلنت‌های ترمیم اعصاب با این چالش روبه‌رو شدند. آن‌ها به دنبال راهی بودند تا ذرات دارویی را به‌طور یکنواخت در سراسر ایمپلنت پخش کنند، اما جاذبه زمین این فرآیند را دشوار می‌کرد. همین موضوع ایده استفاده از محیط ریزگرانش را مطرح کرد.

در سال ۲۰۲۴ این شرکت چاپگر زیستی AMP-1 را به ایستگاه فضایی بین‌المللی ارسال کرد و پروژه‌ای را آغاز کرد که اکنون به یکی از مهم‌ترین دستاوردهای چاپ زیستی فضایی تبدیل شده است.

تولید همزمان چند نوع بافت در مدار زمین

در این مأموریت، پژوهشگران مؤسسه پزشکی بازساختی ویک فارست سلول‌های انسانی کلیه و کبد را فراهم کردند و تیم Auxilium نیز بستر فنی لازم برای چاپ این بافت‌ها در شرایط ریزگرانش را در اختیار پروژه قرار داد.

چاپگر AMP-1 با استفاده از جوهرهای زیستی حاوی سلول‌های زنده توانست به‌صورت موفق بافت‌های کلیه، کبد و غضروف را در فضا تولید کند. مهندسان نیز از طریق دوربین‌های نصب‌شده روی دستگاه، روند چاپ را از زمین زیر نظر داشتند و در صورت نیاز تنظیمات لازم را به‌صورت از راه دور اعمال می‌کردند.

به گفته مسئولان پروژه، این نخستین بار است که یک سامانه تولید زیستی چندمنظوره در مدار زمین قادر شده چندین نوع محصول زیستی و پزشکی را در یک مأموریت واحد تولید کند.

هنوز تا چاپ اندام کامل فاصله زیادی باقی مانده است

پس از پایان مأموریت، تمامی بافت‌ها و نمونه‌های تولیدشده به زمین بازگردانده شدند تا مورد بررسی دقیق قرار گیرند. دانشمندان اکنون در حال مطالعه این نمونه‌ها هستند تا تأثیر ریزگرانش بر کیفیت بافت‌ها و نحوه آرایش سلول‌ها را بهتر درک کنند.

با وجود اهمیت این دستاورد، پژوهشگران تأکید می‌کنند که هنوز راه زیادی تا تولید اندام‌های کامل و قابل پیوند باقی مانده است. ساختارهای تولیدشده در این مأموریت تنها بافت‌های آزمایشی بودند و قابلیت استفاده درمانی مستقیم ندارند.

با این حال، نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که حذف اثر گرانش می‌تواند یکی از موانع اصلی چاپ زیستی را برطرف کند و در آینده مسیر ساخت اندام‌های پیچیده انسانی را هموارتر سازد؛ دستاوردی که شاید روزی به تولید کبد، کلیه و سایر اعضای بدن برای بیماران نیازمند پیوند منجر شود.