ترمیم ریه‌های آسیب‌دیده‌ انسان با اتصال آن‌ها به خوک‌ها

واقعیت غم‌انگیز بیماری‌های ریوی درمان‌ناپذیر آن است که شمار بیماران مبتلا بسیار بیشتر از تعداد اهداکنندگان ریه است. این امر فقط به‌علت کم‌بودن تعداد اهداکنندگان نیست؛ بلکه بسیاری از ریه‌های اهدایی آسیب بسیاری دیده‌اند و این امر آن‌ها را بی‌استفاده می‌کند؛ اگرچه با استفاده از تکنیک آزمایشی جدیدی، چنین ریه‌ی آسیب‌دیده‌ای با به‌اشتراک‌گذاشتن سیستم گردش خون با سیستم گردش خون خوک زنده، عملکرد خود را مجددا به‌دست آورد. این رویکرد از مکانیسم‌های خودترمیمی بدن بهره می‌برد که فراتر از تکنیک‌های فعلی احیای ریه‌ی اهدایی است.

پژوهشگران برجسته، جراح احمد هوزین و مهندس زیست‌پزشکی جان اونیل از دانشگاه کلمبیا می‌گویند: «این فراهم‌کردن مکانیسم‌های ترمیم بیولوژیکی ذاتی در دوره‌های زمانی طولانی است که به ما کمک می‌کند ریه‌های به‌شدت آسیب‌دیده را بازیابی کنیم که در‌غیر‌این‌صورت نجات پیدا نمی‌کردند.»

اساس این کار شبیه تکنیک احیای ریه‌ی اهدایی است که پرفیوژن ریه در شرایط آزمایشگاهی (EVLP) نام دارد و قرار‌دادن ریه در ساختاری گنبدی‌شکل و استریل را شامل می‌شود که به ونتیلاتور و پمپ و فیلترهایی متصل است. دمای ریه در سطح دمای بدن انسان حفظ می‌شود و محلول بدون خون حاوی اکسیژن و مواد مغذی و پروتئین در آن به‌گردش درمی‌آید. روش EVLP با پایدار نگه‌داشتن ریه‌های اهدایی و حتی کمی ترمیم آن‌ها، به نجات جان انسان‌ها کمک کرده است؛ اما فرصت زمانی این فناوری تا حدودی محدود است و فقط تا هشت ساعت انجام‌شدنی است که برای وارد عمل‌شدن عملکردهای ترمیم بیولوژیکی کافی نیست.

پژوهشگران درنتیجه‌ی سال‌ها پژوهش و با استفاده از خوک‌ها توانسته‌اند این زمان گران‌بها را به‌دست آورند. در سال ۲۰۱۷، اونیل توسعه‌ی پلتفرم گردش خون متقاطع بین گونه‌ای را هدایت کرد. سال گذشته، دو تن از پژوهشگران یکی مهندس زیست‌پزشکی به نام گورنادا وونجاک‌نواکویک از دانشگاه کلمبیا و دیگری جراحی به‌نام متیو باچتا از مؤسسه‌ی ریه‌ی وندربیلت پژوهشی را هدایت کردند که در آن، ریه‌های آسیب‌دیده‌ی خوک‌ها را با اتصال به خوک‌های دیگر ترمیم کردند. در اوایل سال جاری، این تیم زمان عمل این پلتفرم را به چهار روز رساند.

اکنون پژوهشگران به‌طور موفقت‌آمیزی از همان تکنیک برای ترمیم پنج ریه‌ی آسیب‌دیده‌ی انسان با اتصال آن‌ها به خوک‌ استفاده کردند که شامل ریه‌ی به‌شدت آسیب‌دیده‌ای نیز می‌شد که عملکرد آن با استفاده از EVLP بازیابی‌کردنی نبود. وونجاک‌نواکویک گفت: «توانستیم ریه‌ای اهدایی را احیا کنیم که به‌کمک سیستم بالینی EVLP بازیابی نشده بود که استاندارد کنونی مراقبت است. این دقیق‌ترین اعتبارسنجی پلتفرم گردش خون متقاطع ما تا امروز بود که نشان‌دهنده‌ی وعد‌ه‌ای بزرگ برای کاربرد بالینی آن است.»

در مطالعه‌ی مذکور، ۶ ریه‌ی اهدایی پس از ردشدن برای پیوند به‌دست تیم رسیدند. پنج مورد از ریه‌های آزمایش‌شده ازطریق لوله‌ی وداجی به خوک‌های بیهوش متصل شدند. برای پیشگیری از حمله‌ی سیستم ایمنی خوک‌ها به ریه‌ها، سیستم ایمنی آن‌ها سرکوب شده بود. ششمین ریه به‌عنوان کنترل به خوکی متصل شد که سیستم ایمنی او سرکوب نشده بود. همه‌ی ریه‌ها درمعرض ۲۴ ساعت گردش خون متقاطع بین گونه‌ای قرار گرفته بودند و پژوهشگران به‌دقت پارامترهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی این ارگان‌ها را زیر‌نظر داشتند.

طولی نکشید که تخریب ریه‌ی کنترل آغاز شد. این ریه تولید مایع اضافی را شروع کرد، گردش خون آن مختل شد، نشانگرهای التهابی و ایمنی در آن افزایش یافت، در آن لخته‌های خون تشکیل شد و عملکرد تنفسی‌اش نیز متوقف شد که همه‌ی موارد مطابق با وضعیت رد پیوند فوق حاد است. تفاوت ریه‌ی کنترل با ریه‌های آزمایشی دیگر کاملا مشهود بود. حتی با اینکه تمام آن‌ها از قبل جراحاتی داشتند، بهبود چشمگیری ازنظر زنده‌مانی سلولی، کیفیت بافت، پاسخ التهابی و عملکرد تنفسی نشان دادند.

ریه‌ای که سیستم EVLP روی آن جواب نداده بود، بازگشت شگفت‌آوری نشان داد. این ریه ۲۲/۵ ساعت را روی یخ گذرانده بود و پنج ساعت نیز تحت EVLP قرار گرفته بود. پس‌از‌این، ریه‌ی سمت راست برای پیوند پذیرفته شده بود؛ اما ریه‌ی سمت چپ را چندین مرکز پیوند رد کرده بود؛ ریه‌ای که به‌شدت آسیب دیده و متورم مداوم و پر از مایع بود.

پس از ۲۴ ساعت اشتراک خون با خوک ریه‌ی آسیب‌دیده نشانه‌های ترمیم را نشان می‌داد و در‌حالی‌‌که بهبودی کامل رخ نداد، میزان بازیابی آن بسیار بیشتر از حد تصور بود. به‌گفته‌ی پژوهشگران، پلتفرم گردش خون متقاطع آن‌ها می‌تواند همراه‌با EVLP برای کمک به ترمیم ریه‌هایی استفاده شود که EVLP به‌تنهایی نمی‌تواند آن‌ها را نجات دهد.

البته این رویه هنوز برای استفاده‌ی بالینی کاملا آماده نیست که یکی از عللش این است که خوک‌ها می‌توانند موارد دیگری به‌جز خون مثلا بیماری را نیز به‌اشتراک بگذارند؛ به‌همین‌دلیل، هرگونه استفاده‌ی بالینی از این تکنیک به حیوانات استاندارد ازنظر پزشکی نیاز دارد که ارزان نخواهد بود. البته این همان چیزی است که درزمینه‌ی استفاده از پیوند عضو از حیوان به انسان در حال بررسی است که در آن اعضای خوک‌ را می‌توان به دریافت‌کننده‌های انسانی پیوند زد. ناگفته نماند این روش اکنون در حال آزمایش روی بابون‌ها است.

اصلاحات در مدار گردش خون متقاطع بین‌گونه‌ای می‌تواند بررسی و بازیابی دیگر اعضای بدن انسان ازجمله کبد، قلب، کلیه و دست و پا را ممکن سازد. سرانجام، پیش‌بینی می‌کنیم که گردش خون متقاطع بین‌گونه‌ای بتواند هم به‌عنوان پلتفرم پژوهشی برای تقویت پژوهش‌های مرتبط ‌با پیوند و هم به‌عنوان فناوری زیست‌پزشکی برای کمک به حل مشکل کمبود اعضا با قادرساختن بازیابی اعضای بدن اهدایی استفاده شود که قبلا بازیابی‌کردنی نبودند.

نتایج این پژوهش در مجله‌ی Nature Medicine منتشر شده است.