چاپ سه‌بعدی اعضای بدن؛ رویایی که به واقعیت پیوست

دیالیز و لیست انتظار پیوند ممکن است به زودی به تاریخ بپیوندند. چاپ سه‌بعدی زیستی با استفاده از سلول‌های خود بیمار، در حال ساخت بافت‌ها و اندام‌های زنده و کارآمد است. این فناوری چگونه در آستانه تحولی انقلابی در پزشکی ترمیمی قرار گرفته است؟

کد خبر: ۱۳۲۰۶۳۳

تاریخ: ۲۳ آذر ۱۴۰۴ - ۱۷:۱۹

به گزارش پایگاه خبری دانا، گروه دانش و فناوری:تصور کنید بیمار نیازمند پیوند کلیه باشید و به جای انتظاری کشنده و نامعلوم، پزشکان نمونه کوچکی از سلول‌های شما را بردارند و در آزمایشگاه، کلیه‌ای نو، سالم و کاملاً سازگار با بدن شما «چاپ» کنند. این دیگر صحنه‌ای از یک فیلم علمی-تخیلی نیست، بلکه واقعیت در حال وقوع در پیشرفته‌ترین آزمایشگاه‌های زیست‌فناوری جهان است. چاپ سه‌بعدی زیستی، رویایی دیرینه را محقق می‌سازد: تولید اندام‌های جایگزین در خارج از بدن انسان.

این فناوری چگونه کار می‌کند؟ فرآیند با ایجاد یک «جوهر زیستی» آغاز می‌شود. این جوهر ترکیبی از یک هیدروژل بی‌خطر (داربست) و سلول‌های زنده بیمار است که اغلب سلول‌های بنیادی پرتوان القایی هستند؛ سلول‌هایی که از پوست یا خون بیمار گرفته شده و به حالتی اولیه بازبرنامه‌ریزی شده‌اند تا توانایی تبدیل شدن به هر نوع سلول بدن را داشته باشند. سپس، با استفاده از داده‌های تصویربرداری دقیق مانند سی‌تی اسکن از اندام آسیب‌دیده، یک مدل دیجیتال سه‌بعدی طراحی می‌شود. پرینتر زیستی لایه‌به‌لایه این جوهر را بر اساس الگوی دیجیتال رسوب می‌دهد و ساختاری سه‌بعدی می‌سازد. در نهایت، این ساختار در یک محیط کشت ویژه قرار می‌گیرد تا سلول‌ها رشد کرده، ارتباط برقرار کنند و به یک بافت زنده و عملکردی تبدیل شوند.

امروزه، چاپ سه‌بعدی در مقیاس بافت‌ها و ساختارهای ساده‌تر به یک واقعیت بالینی تبدیل شده است. نمونه‌های موفق شامل پیوند پوست چاپ‌شده سه‌بعدی برای قربانیان سوختگی شدید، غضروف برای ترمیم زانو، و قطعات استخوانی سفارشی برای جراحی‌های بازسازی صورت و جمجمه است. شرکت‌هایی مانند «اورگانوو» حتی موفق به چاپ بافت کبدی کوچکی شده‌اند که می‌تواند متابولیسم داروها را شبیه‌سازی کند و برای آزمایش سمیت داروهای جدید مورد استفاده قرار گیرد و نیاز به آزمایش روی حیوانات را کاهش دهد. یکی از چشمگیرترین دستاوردها، چاپ «کیسه‌های هوایی» شبه‌ریه با شبکه عروقی اولیه است که نفس می‌کشد و اکسیژن و دی‌اکسید کربن را مبادله می‌کند.

با این حال، بزرگترین چالش پیش روی دانشمندان، چاپ اندام‌های کامل و توخالی با شبکه عروقی پیچیده، مانند قلب، کلیه یا کبد است. بدون یک سیستم رگ‌خونی که اکسیژن و مواد مغذی را به عمق بافت برساند و ضایعات را خارج کند، سلول‌های مرکز اندام چاپ‌شده خواهند مرد. اینجاست که نوآوری‌های جدید وارد می‌شوند. تکنیک‌هایی مانند «چاپ چندجزیی» همزمان، امکان رسوب سلول‌ها و مواد تشکیل‌دهنده رگ‌های خونی موقت را فراهم می‌کنند. یک روش انقلابی دیگر «چاپ درون قالب معلق» است که در آن جوهر زیستی درون یک حمام ژل‌مانند پشتیبان تزریق می‌شود که از فروپاشی ساختارهای ظریف در حین چاپ جلوگیری می‌کند.

پیامدهای این فناوری فراتر از نجات جان افرادی است که در لیست انتظار پیوند هستند. اولاً، اندام‌های چاپ‌شده از سلول‌های خود بیمار ساخته می‌شوند، بنابراین خطر پس‌زدن پیوند که یک مشکل بزرگ در پیوندهای اهدایی است، به طور چشمگیری کاهش می‌یابد. بیماران دیگر نیازی به مصرف مادام‌العمر داروهای سرکوب‌کننده سیستم ایمنی با عوارض جانبی جدی نخواهند داشت. ثانیاً، این فناوری می‌تواند عصر جدیدی از «داروهای سفارشی» را برای بیماری‌های صعب‌العلاج آغاز کند. به عنوان مثال، می‌توان تومور سرطانی یک بیمار را در آزمایشگاه چاپ کرد و ده‌ها داروی مختلف را روی آن آزمایش نمود تا مؤثرترین درمان، قبل از تجویز به خود بیمار، شناسایی شود.

البته موانع زیادی باقی است. فراتر از چالش فنی عروقی‌سازی، مقیاس‌پذیری و سرعت تولید، تضمین کیفیت یکنواخت و کسب تأییدیه‌های نظارتی سازمان‌هایی مانند FDA زمان‌بر و پرهزینه خواهد بود. همچنین سوالات اخلاقی مطرح است: اگر بتوانیم اندام‌ها را چاپ کنیم، آیا این امر پیوند اهدایی را منسوخ می‌کند و چگونه بر سیستم فعلی مبتنی بر اهدا تأثیر می‌گذارد؟ دسترسی عادلانه به این فناوری گرانقیمت چگونه خواهد بود؟

با این وجود، روند پیشرفت سریع است. دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که در دهه آینده شاهد چاپ و پیوند اندام‌های پیچیده‌تر مانند کلیه یا پانکراس خواهیم بود. چاپ سه‌بعدی زیستی تنها یک ابزار تولید نیست؛ بلکه پنجره‌ای جدید به زیست‌شناسی انسان و بیماری‌ها است. این فناوری به ما امکان می‌دهد بافت‌های زنده را در خارج از بدن بسازیم، مشاهده کنیم و دستکاری کنیم و اسرار رشد، ترمیم و سرطان را رمزگشایی نماییم. رویای ساخت اعضای جایگزین در حال تبدیل شدن به یکی از امیدوارکننده‌ترین و ملموس‌ترین جلوه‌های انقلاب پزشکی فرداست. آینده‌ای که در آن نارسایی عضو نه یک حکم مرگ، بلکه یک مشکل قابل حل مهندسی خواهد بود.