ساخت اندام‌واره کلیوی با استفاده از سلول‌های موجود در ادرار

به‌تازگی، مدل‌های جدیدی از کلیه‌ی انسان ساخته شده که پژوهشگران آن‌ها را «توبولوئید» نامیده‌اند. این مدل‌ها از لوله‌های کلیوی تشکیل شده‌اند که از اجزای اصلی کلیه هستند. وظیفه‌ی آن‌ها فیلترکردن مواد زائد از خون و درنهایت، حذف آن‌ها از بدن ازطریق ادرار است. در این پژوهش که اخیرا در مجله‌ی Nature Biotechnology منتشر شده، اولین‌بار پژوهشگران توانستند اندام‌واره‌هایی از این بخش از کلیه ایجاد کنند که مستقیم از بافت کلیه‌ی بالغ جدا شده است.

درحال‌حاضر، این امکان وجود دارد که اندام‌واره‌های کلیوی را با استفاده از زمینه‌ی ژنتیکی بیمار ایجاد کرد؛ اما این کار مستلزم فرایندی طولانی و پرزحمت است. در ابتدا، بیمار باید قسمت کوچکی از بافت خود را اهدا کند که غالبا از پوست گرفته و سپس، در آزمایشگاه کشت داده می‌شود تا سلول‌هایی به‌نام فیبروبلاست را از آن استخراج کنند. سپس، این سلول‌ها قبل از اینکه در ساختارهایی شبیه به کلیه کشت شوند، می‌توانند مجددا به سلول‌های بنیادی برنامه‌ریزی شوند. بااین‌حال، این فرایند در‌حال‌حاضر چندین ماه طول می‌کشد که کمتر از مدت زمان ایده‌آل برای شیوه‌های پزشکی شخصی‌سازی‌شده است؛ به‌ویژه برای انواع بیماری‌های خطرناک مانند سرطان.

فرانس شوتگنز، نویسنده‌ی اصلی این پژوهش و پژوهشگر پسادکتری در مؤسسه Hubrecht در کشور هلند، دراین‌باره می‌گوید:

مزیت اصلی این روش این است که فرایند استخراج را می‌توان به‌طور مستقیم انجام داد؛ بدون اینکه لازم باشد دوباره برنامه‌ریزی کرد.

این روش کشت اندام‌واره‌ها از سلول‌های بنیادی بالغ که مستقیما از تومور جدا شده‌اند، پیش‌ازاین در چندین مورد، مربوط‌ به روده و کبد استفاده شده بود؛ اما این پژوهش نشان می‌دهد این روش را می‌توان روی سلول‌های کلیه‌ نیز انجام داد.

دانشمندان توانستند نمونه‌های کوچکی از کلیه‌‌ی انسان را اولین‌بار با استفاده از سلول‌های بنیادی جداشده از بیمار بسازند

این مدل اندام‌واره‌ی کلیه کاربردهای بالقوه متعددی دارد که افزایش سرعت آزمایش داروها برای روش‌های پزشکی شخصی‌سازی‌شده را نیز شامل می‌شود. در این پژوهش، پژوهشگران نشان دادند اندام‌واره‌های کلیه را می‌توان از سرطان کلیه‌ی اطفال به‌نام «تومور ویلمز» ساخت که شایع‌ترین سرطان جامد در کودکان است. شوتگنز دراین‌باره گفت:

کنترل دارو قطعا کاربردی محتمل است. این کاربرد برای انواع دیگر سلول‌های بنیادی بالغ استخراج‌شده برای کشت اندام‌واره، مانند سرطان پستان، توسعه یافته است و کارکردن روی این موضوع برای کلیه نیز بسیار مناسب خواهد بود.

با استفاده از این اندام‌واره‌ها، درمان‌های بالقوه می‌توانند در چند ماه ارزیابی شوند. در‌حال‌حاضر، این فرایند برای استفاده دراین‌زمینه در هلند تأیید شده است. بااین‌حال، ایجاد این اندام‌واره‌ها درحال‌حاضر به نمونه‌برداری تهاجمی از نمونه بافت افراد نیاز دارد.

پژوهشگران نمونه‌ای از ادرار یکی از بیماران مبتلا به فیبروز سیستیک را جمع‌آوری کردند و توانستند با استفاده از آن، مدل توبولوئید کلیه ایجاد کنند که داروهای فیبروز سیستیک می‌تواند به‌شیوه‌ای مشابه با اندام‌واره‌های رکتومی روی آن آزمایش شوند. این کار این احتمال را افزایش می‌دهد که روزی این روش کمتر تهاجمی برای جداسازی سلول‌های موردنیاز برای رشد اندام‌واره‌ها به‌منظور آزمایش داروها استفاده شود. بااین‌حال، پژوهشگران تأیید می‌کنند این کار و نتایج آن هنوز مقدماتی است و باید در بیماران بیشتری تکرار شود تا به‌درستی ارزیابی شود. شوتگنز دراین‌باره گفت:

درستی اصول این روش را فقط در یک بیمار نشان داده‌ایم؛ بنابراین، جایگزین‌کردن آزمایش بافت‌برداری رکتومی با این روش هنوز دورازدسترس است. 

کشت اندام‌واره‌های کلیوی از ادرار افراد مبتلا به سرطان نیز ممکن است باعث مشکلاتی ایجاد کند؛ ازجمله تعداد کم سلول‌های جداشده از ادرار ممکن است نشان‌دهنده‌ی ماهیت کل تومور نباشند. شوتگنز در این‌باره گفت:

یکی از معایب استفاده از این روش برای سلول‌های کشت از سرطان کلیه این است که هنگام کشت، از سلول‌های کمی که از ادرار شخص گرفته شده، تنوع سلول‌های سرطانی از بین می‌رود.

در سرطان کلیه، جراحی بافت‌برداری و برداشتن بخش عمده‌ی تومور غالبا درمان ضروری است؛ بنابراین، جداکردن سلول‌های بنیادی به‌طور مستقیم از بافت تومور ممکن است عملی‌ترین رویکرد برای کشت اندام‌واره‌ی کلیوی و آزمایش درمان‌های بالقوه برای بیمار باشد.