ساخت معده آزمایشگاهی با قابلیت تولید اسید

به گزارش خبرنگار ایمنا، پژوهشگران آمریکایی سعی دارند امکان تشخیص زودهنگام سرطان ریه را تنها با استفاده از یک قطره خون فراهم کنند.

سرطان ریه که از علت‌های اصلی مرگ‌ومیر ناشی از سرطان به شمار می‌رود، معمولاً در مراحل پایانی بیماری و زمانی که میزان بقا بسیار پایین است، تشخیص داده می‌شود.

سرطان ریه در مراحل ابتدایی، عمدتاً بدون علامت است و تصویربرداری با سی‌تی‌اسکن که روش کنونی برای تشخیص ضایعات ابتدایی سرطان ریه است، به دلیل هزینه بالا و خطر تشعشعات مکرر، نمی‌تواند یک آزمایش گسترده برای عموم مردم باشد.

بررسی جدید پژوهشگران بیمارستان عمومی ماساچوست که با بودجه "مؤسسه ملی سرطان آمریکا"(NCI) انجام شده است، شواهدی را در مورد قابلیت یک قطره خون برای آشکار کردن سرطان ریه در بیماران بدون علامت ارائه می‌دهد.

"لئو چنگ"(Leo Cheng)، سرپرست این پژوهش گفت: پژوهش ما، قابلیت ابداع یک دستگاه نظارت بسیار حساس را برای تشخیص زودهنگام سرطان ریه نشان می‌دهد.

مدل پیش‌بینی که ما ابداع کرده‌ایم، می‌تواند افرادی را شناسایی کند که ممکن است در معرض خطر سرطان ریه باشند. افرادی که نتایج مربوط به آنها مشکوک باشد، برای ارزیابی بیشتر و تشخیص قطعی، به آزمایش‌های تصویربرداری مانند سی‌تی‌اسکن ارجاع داده می‌شوند.

"چنگ" و همکارانش، یک مدل پیش‌بینی کننده سرطان ریه را براساس سوابق مربوط به "متابولومیکس"(Metabolomics) خون ساختند. متابولومیکس با بررسی "متابولوم"(Metabolome)، جریان‌های متابولیت سلولی را برای رمزگشایی حالت‌های سالم و پاتولوژیک تجزیه و تحلیل می‌کند.

وجود سرطان ریه با فیزیولوژی و آسیب‌شناسی تغییر یافته آن، می‌تواند به بروز تغییراتی در متابولیت‌های خون منجر شود که توسط سلول‌های سرطانی ریه تولید یا مصرف شده‌اند. پژوهشگران به کمک "روش طیف‌نگاری با تشدید مغناطیسی"(MRS)، سوابق متابولومیک خون را بررسی کردند.

روش طیف‌نگاری با تشدید مغناطیسی می‌تواند مجموعه‌ای از ترکیبات درون سلول‌های زنده را با اندازه‌گیری واکنش‌های جمعی متابولیت‌ها بررسی کند.

پژوهشگران، ده‌ها هزار نمونه خون ذخیره‌شده در بانک زیستی بیمارستان عمومی ماساچوست و منابع دیگر را مورد بررسی قرار دادند و ۲۵ بیمار را یافتند که به "سرطان ریه سلول غیر کوچک" (NSCLC) مبتلا بودند و نمونه خون آنها در زمان تشخیص بیماری به دست آمده بود. پژوهشگران، نمونه‌های به دست آمده از این بیماران را با نمونه‌های به دست آمده از ۲۵ فرد سالم مقایسه کردند.

ژنی که کلید درمان یک بیماری نادر چشمی است

پژوهشگران آمریکایی در بررسی جدید خود سعی دارند با بررسی نقش مهم یک ژن، درمانی را برای یک بیماری نادر چشمی ارائه دهند.

در بینایی سالم، ژنی به نام "PRPH2" وجود دارد که دستورالعمل‌هایی را برای ساخت پروتئینی موسوم به "پریفرین ۲" (Peripherin ۲) ارائه می‌دهد.

این پروتئین، نقشی کلیدی در عملکرد طبیعی گیرنده‌هایی بر عهده دارد که نور و رنگ را تشخیص می‌دهند و پشت چشم را می‌پوشانند.

هنگامی که جهشی در ژن PRPH2 رخ دهد، نتیجه آن می‌تواند اختلالی موسوم به "دیستروفی ماکولا" (Macular Dystrophy) باشد که در شبکیه چشم رخ می‌دهد و به تدریج به کاهش یافتن دید واضح و نهایتاً از دست دادن بینایی منجر می‌شود. در حال حاضر، هیچ درمان مؤثری برای کاهش دادن یا پیشگیری از این بیماری وجود ندارد.

"بنیاد نیکسون ویژنز" (Nixon Visions Foundation) به سرپرستی "براندون نیکسون" (Brandon Nixon) و "جانین نیکسون" (Janine Nixon)، کمک‌هزینه‌ای را به بخش چشم پزشکی "مؤسسه چشم شیلی" (Shiley Eye Institute) اهدا کرده است که بخشی از "دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو" (UC San Diego) به شمار می‌رود. این مؤسسه قرار است بر پژوهش در مورد ژن PRPH۲ و جهش‌های مربوط به آن تمرکز کند، به ارتقای فناوری‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی بپردازد و نهایتاً ممکن است یک درمان اثبات‌شده را ارائه دهد.

نیکسون‌ها در بیانیه‌ای گفتند: ما تحت تأثیر پژوهش‌های تأثیرگذار دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو و به طور ویژه، بخش چشم پزشکی مؤسسه چشم شیلی قرار گرفته‌ایم. ما بر این باوریم که این کمک‌هزینه می‌تواند تلاش‌ها را در ایجاد یک تأثیر فوق‌العاده برای افراد مبتلا به این بیماری چشمی تسریع کند و زندگی نسل‌های آینده را بهبود ببخشد.

دیستروفی ماکولا، یک بیماری چشمی نسبتاً نادر است و شبکیه مرکزی یا ماکولا را تحت تأثیر قرار می‌دهد که بیشترین تراکم سلول‌های حساس به نور یا گیرنده‌های نور را دارد. این بیماری با بیماری شایع‌تری موسوم به "دژنراسیون ماکولا" (Macular degeneration) که اغلب به دلیل زوال شبکیه و ماکولا در اثر افزایش سن ایجاد می‌شود، متفاوت است.

دیستروفی ماکولا با جهش‌های ژنتیکی مرتبط است که به تخریب سلول‌های شبکیه منجر می‌شوند. برخی از انواع این بیماری در دوران کودکی و برخی در بزرگسالی ظاهر می‌شوند.

برچسبی که می‌تواند میزان گرمای لباس را برای کاربر خود تنظیم کند

دانشمندان آمریکایی، نوعی برچسب ابداع کرده‌اند که می‌تواند میزان گرمای لباس را بر اساس نیاز کاربر خود تنظیم کند. دانشمندان موفق شده‌اند ماده‌ای سبک‌وزن ابداع کنند که هنگام خشک شدن، انرژی گرمایی را به دام می‌اندازد، اما منافذ کوچکی را نیز باز می‌کند تا هنگام عرق کردن کاربر، گرما از بین برود. منافذ دوباره بسته می‌شوند تا پس از خشک شدن، گرما را حفظ کنند.

این ماده که برای باز کردن منافذ، از فیزیک به جای تجهیزات الکترونیکی استفاده می‌کند، مانند یک وصله روی انواع لباس‌ها به کار می‌رود تا به راحت نگه داشتن کاربر در شرایط گوناگون کمک کند.

"پو چون هسو" (Po-Chun Hsu)، استادیار مهندسی مکانیک و علوم مواد دانشگاه دوک گفت: افرادی که در هوای سرد به اسکی یا پیاده‌روی می‌پردازند، معمولاً لایه‌های زیادی از لباس را می‌پوشند تا بتوانند میزان گرمایی را که لباس با گرم شدن بدن به دام می‌اندازد، تنظیم کنند، اما شاید با استفاده موادی که می‌توانند گرما را هنگام عرق کردن کاربر خارج کنند، بتوان نوعی پارچه ابداع کرد.

هسو در نخستین تلاش خود برای ساخت این پارچه دو منظوره‌، به نوعی نایلون روی آورد که ارزان، سبک و نرم است. با وجود این، نایلون چندان برای ابداع لباس‌های گرم به کار نمی‌رود؛ بنابراین هسو یک لایه نقره نگه‌دارنده گرما را روی آن اضافه کرد. او پس از آزمایش نقره با ضخامت‌های گوناگون، یک مقدار درست را کشف کرد که حدود ۵۰ نانومتر بود.

هسو برای ادامه بررسی خود که با حمایت "بنیاد ملی علوم آمریکا" (NSF) انجام می‌شود، با "کیت برینسون" (Cate Brinson)، "شارون یوه" (Sharon Yoh) و "هارولد یوه" (Harold Yoh)، اساتید برجسته دانشگاه دوک و "دونالد آلستادت" (Donald Altstadt)، رئیس بخش مهندسی مکانیک و علوم مواد این دانشگاه همکاری کرد.

طراحی باتری کاغذی انعطاف پذیر و قابل تجزیه

یک باتری کاغذی انعطاف پذیر توسط محققان دانشگاه نانیانگ سنگاپور به گونه‌ای طراحی شده است که پس از دور انداختن، تجزیه می‌شود. اگر چه در حال حاضر دستگاه‌های الکترونیکی یک بار مصرف زیست تخریب‌پذیر مانند حسگرهای محیطی وجود دارند، اما باتری‌هایی که این دستگاه‌ها را تغذیه می‌کنند همچنان می‌توانند یک مشکل زیست محیطی ایجاد کنند. به همین دلیل است که دانشمندان اکنون یک باتری کاملاً زیست‌تخریب‌پذیر مبتنی بر کاغذ ساخته‌اند.

اندازه این باتری که توسط گروهی از محققان در دانشگاه فنی "نانیانگ" سنگاپور توسعه داده شده است، فقط ۴ در ۴ سانتیمتر (۱.۶ اینچ) است و طبق گزارش‌ها می‌تواند یک پنکه الکتریکی کوچک را به مدت ۴۵ دقیقه تغذیه کند. ضمن اینکه خروجی برق آن در صورت خم شدن یا پیچ و تاب خوردن یا حتی جدا شدن قطعات آن قطع نمی‌شود.
در قلب این باتری یک ورق کاغذ سلولزی قرار دارد که با یک هیدروژل تقویت شده است تا شکاف بین الیاف سلولزی را پر کند.

این کاغذ به عنوان جداکننده بین دو الکترود - آند و کاتد - عمل می‌کند که روی دو طرف کاغذ روی صفحه چاپ می‌شوند. جوهر رسانای مورد استفاده برای چاپ آند عمدتاً از عناصر روی و کربن سیاه تشکیل شده است، در حالی که از منگنز و نیکل به طور جداگانه برای جوهر کاتد استفاده شده است.

کل باتری پس از اتمام فرآیند چاپ الکترود، در محلول الکترولیت غوطه‌ور می‌شود و پس از آن لایه نازکی از طلا بر روی هر دو الکترود اعمال می‌شود تا رسانایی آنها افزایش یابد. محصول نهایی تقریباً ۰.۴ میلیمتر ضخامت دارد و در عرض یک ماه پس از قرار گرفتن در خاک توسط میکروارگانیسم‌ها به طور کامل تجزیه می‌شود.

پروفسور "فان هونگجین" که به همراه "لی سئوک وو" این مطالعه را هدایت می‌کند، می‌گوید: وقتی تجزیه اتفاق می‌افتد، مواد الکترود در محیط آزاد می‌شوند. نیکل یا منگنز مورد استفاده در کاتدها به شکل اکسید یا هیدروکسید باقی می‌ماند که به شکل مواد معدنی طبیعی نزدیک هستند. عنصر روی موجود در آند نیز به طور طبیعی اکسید می‌شود و یک هیدروکسید غیر سمی تشکیل می‌دهد.

وی افزود: پتانسیل این باتری به عنوان یک جایگزین پایدارتر برای باتری‌های فعلی قابل توجه است.

معده آزمایشگاهی با قابلیت تولید اسید ساخته شد

اندامک‌های آزمایشگاهی با سرعتی بی‌نظیر در حال پیشرفت هستند و راه‌هایی جدیدی برای مدل‌سازی اندام‌های زیستی، بیماری‌ها و درمان‌های جدید برای دانشمندان ایجاد می‌کنند. در این مطالعه جدید دانشمندان موفق به ساخت پیشرفته‌ترین ارگانوئیدهای معده شده‌اند که از سه نوع سلول تشکیل شده و قابلیت تولید اسید معده دارند.

کشت‌های سلولی و مدل‌های حیوانی عضو مهمی در آزمایش‌های پزشکی هستند اما نتایج به دست آمده از آنها همیشه به خوبی قابل تعمیم به انسان‌ها نیست. نمونه نزدیک‌تری به انسان که در سال‌های اخیر پدیدار شده، ارگانوئیدهای رشد یافته در آزمایشگاه هستند.

ارگانوئیدها اندام‌های کوچکی با ساختار سه‌بعدی هستند که از سلول‌های بنیادی ساخته می‌شوند و اغلب عملکردی مشابه اندام طبیعی دارند. تقریباً می‌توان با استفاده از ارگانوئیدهایی که تاکنون در آزمایشگاه ساخته شده، یک انسان کوچک ایجاد کرد. از جمله ارگانوئیدهای آزمایشگاهی می‌توان به مغز، ریه، قلب، کلیه‌ها، کبد، پانکراس، رگ‌های خونی و معده اشاره کرد. اکنون در ساخت ارگانوئید معده، پیشرفت بزرگی رخ داده است.

دانشمندان مرکز پزشکی بیمارستان کودکان سینسیناتی موفق به ساخت پیشرفته‌ترین ارگانوئیدهای معده تاکنون شده‌اند. آن‌ها با استفاده از چندین نوع سلول، ارگانوئیدی ساختند که توانایی‌های جدید و نزدیک‌تری به معده واقعی دارد.

محققان کار خود را با سلول‌های بنیادی آغاز کردند. این سلول‌ها می‌توانند سلول‌های دیگر بدن را تشکیل دهند. در این مورد دانشمندان آنها را در سه لایه اولیه اصلی یعنی نوروگلیال روده‌ای، مزانشیمی و اپیتلیال که برای ایجاد معده طبیعی لازم بود رشد دادند.

"الکساندر ایچر"(Alexandra Eicher)، نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید: ما با استفاده از این سلول‌ها بافت معده‌ای ایجاد کردیم که دارای غدد تولید کننده اسید بود. این غدد با لایه‌ای از ماهیچه‌های صاف که حاوی نورون‌های روده هستند احاطه شده‌اند. این نورون‌ها انقباضات بافت معده را کنترل می‌کنند.

محققان برای بهبود هرچه بیشتر این ارگانوئیدها پس از ۳۰ روز آن‌ها را به موش‌ها پیوند زدند. ارگانوئیدها در بدن موش با جریان خون تغذیه می‌شوند و فضای بیشتری دارند بنابراین هزاران برابر بزرگ‌تر از حالت آزمایشگاهی رشد می‌کنند. این ارگانوئیدها ویژگی‌های دیگری مثل غدد برونر (Brunner) ایجاد کردند.

این غدد محلولی قلیایی ترشح می‌کنند که از بخش فوقانی روده در برابر اسید معده محافظت می‌کند.

محققان می‌گویند که از روش‌های ساخت این ارگانوئیدها می‌توان برای ساخت سایر ارگانوئیدهای کوچک استفاده کرد تا مدل‌های بهتری از بیماری‌ها ایجاد شود. در نهایت هدف ما ساخت تمامی اندام‌ها با اندازه واقعی در آزمایشگاه است تا پاسخگوی تقاضا برای پیوند عضو باشیم. آنها افزودند که تا پایان این دهه روی این هدف کار می‌کنند، این تحقیقات در مجله Cell Stem Cell منتشر شده است.