امکان برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های پوست و تبدیل آن‌ها به سلول‌های دیگر، تنها با یک تراشه کوچک
تصور کنید که یک دستگاه الکتریکی برای مدتی روی پوست باشد و از طریق آن بتواند در طی چند روز، زخم‌هایی در بخش داخلی بدن را ترمیم کند. این در واقع نویدی است که فناوری ریزتراشه‌ی جدید به ما می‌دهد؛ ریزتراشه‌ای که توانایی برنامه‌ریزی مجدد روی سلول‌ها برای جایگزین کردن بافت‌ها یا حتی دستگاه‌های بدن را دارد.
از این فرایند با نام ترافرست نانو یا TNT یاد می‌شود و درحالی‌که این فناوری فعلا تنها در موش‌ها و شماری از خوک‌ها آزمایش شده است؛ اما نشانه‌های اولیه برای قلمداد کردن این فناوری به‌عنوان ابزاری در زمینه‌ی ترمیم بدن انسان، امیدبخش بوده است. شاید این‌گونه به نظر برسد که چنین دستگاهی مستقیما از دنیای فیلم‌های علمی-تخیلی وارد دنیای واقعی شده باشد.
نمونه‌ی اولیه‌ی دستگاه که توسط گروهی از دانشمندان در دانشگاه ایالتی اوهایو توسعه داده شده است، روی پوست فرد قرار می‌گیرد و از میدان‌های شدید الکتریکی برای تحویل ژن‌های خاص به بافت‌های واقع در زیر آن ناحیه استفاده می‌کند. آن ژن‌ها انواع جدیدی از سلول‌هایی را ایجاد می‌کنند که قابلیت استفاده شدن در بخش‌های دیگر بدن را نیز دارند. شاندمن سن، عضو اصلی این گروه پژوهشی می‌گوید:
دستگاه‌های آسیب‌دیده یا در معرض خطر با استفاده از این ریزتراشه‌ی نوین ما می‌توانند جایگزین شوند. ما نشان داده‌ایم که پوست، همانند زمین باروری است که می‌توانیم عناصر مربوط به هر ارگان دچار مشکل در بدن را در آن پرورش دهیم.
پژوهشگران در طی تست‌های حیوانی توانسته بودند از TNT برای انجام برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های پوستی واقع در بخش بیرونی پاهای آسیب‌دیده‌ی یک فرد استفاده کنند؛ به‌نحوی‌که این سلول‌ها در ادامه به سلول‌های رگی تبدیل شوند که برای تنظیم جریان سالم خون در بدن انسان نقشی کلیدی ایفا می‌کنند.
در حدود یک هفته پس از اعمال این فرایند، رگ‌های خونی فعالی در بخش‌های آسیب‌دیده‌ی پای این فرد مشاهده شدند و در هفته‌ی دوم، پای این فرد به‌طور کامل با استفاده از روش TNT نجات پیدا کرد.
دستاوردی مهم‌تر از این هم وجود داشته است. سلول‌های عصبی ایجادشده توسط همین روش در محیط آزمایشگاهی، به‌طور موفقیت‌آمیزی روی بازیابی مغز آسیب‌دیده‌ی یک موش در اثر سکته‌ی مغزی، مورد استفاده قرار گرفتند. سن در این باره گفت:
تصور این امر هم دشوار است؛ اما کاملا دست‌یافتنی است و در حدود ۹۸ درصد از دفعات آزمایش جواب داده است. ما با این فناوری می‌توانیم سلول‌های پوستی را تنها به یک تماس ساده، به عناصر لازم برای شکل دادن هر یک از دستگاه‌های بدن تبدیل کنیم.
دانشمندان دیگری نیز در حال حاضر در حال تحقق روی روش‌های برنامه‌ریزی مجدد سلول‌ها برای بازسازی بخش‌های آسیب‌دیده‌ی بدن هستند؛ اما آنچه روش اخیر را تبدیل به موردی منحصربه‌فرد می‌کند این است که روش TNT، ما را از گام‌های میانی متداول در زمینه‌ی ایجاد سلول‌های بنیادی چندکاربردی بی‌نیاز می‌کند؛ سلول‌هایی که می‌توانند به هر سلول دیگری تبدیل شوند.
در روش اخیر، سلول‌ها به‌طور مستقیم از سلول‌ها پوستی به هر نوع سلول دیگری تغییر ماهیت می‌دهد و همه‌ی این‌ها به لطف آشکارسازی هدفمند ژن‌ها و پالس الکتریکی صورت می‌گیرد.
فناوری TNT از دو مؤلفه‌ی اساسی تشکیل شده است: یک تراشهی مبتنی بر نانوفناوری که روی پوست فرد قرار می‌گیرد و اندازه‌ی آن به بزرگی یک دکمه‌ی سردست معمولی است؛ و همچنین یک محموله‌ی بیولوژیکی که برای تأثیر گذاشتن بر بخش‌های پایین‌تر از پوست لازم است.
این تراشه از بار الکتریکی بی‌ضرر برای رهاسازی محموله‌ی بیولوژیکی یادشده در غشای سلول‌ها استفاده می‌کند و تراشه نیز می‌تواند پس از آن برداشته شود.
به گفته‌ی پژوهشگران، اعمال این فرایند تنها چند ثانیه طول می‌کشد. فرایند نیز کاملا غیر مخرب است و از آنجایی هم که سلول‌های دوباره برنامه‌ریزی‌شده کماکان در بدن بیمار حضور دارند، سرکوب سیستم ایمنی بدن در طی فرایند برای حصول از پذیرش بافت جدید توسط بدن هم مورد نیاز نخواهد بود.
باید توجه داشته باشیم که هنوز برای اعمال این روش روی بدن انسان راه درازی در پیش است؛ اما پژوهشگران در حال ادامه‌ی پالایش روش هستند و برای آزمایش این روش درمانی روی انسان در چند سال آینده تلاش می‌کنند. جیمز لی، یکی از پژوهشگران باور دارد که:
مفهوم طرح بسیار ساده است. در واقع ما خودمان نیز از اینکه روشمان به این خوبی کار کرده باشد، شگفت‌زده بودیم. بنابراین هنوز در شروع راه هستیم و باید راه بیشتری را طی کنیم.
تیم پژوهشی یک ویدیوی کوتاه از طرز کار روش خود ارائه داده‌اند که می‌توانید در ادامه مشاهده کنید:
دستاوردهای این پژوهش در ژورنال Nature Nanotechnology منتشر شده است.