تحولي ‌نوين‌ در‌ بازسازي ‌اندام‌هاي ‌بدن ‌انسان‌
تحولي ‌نوين‌ در‌ بازسازي ‌اندام‌هاي ‌بدن ‌انسان‌

تحولی ‌نوین‌ در‌ بازسازی ‌اندام‌های ‌بدن ‌انسان‌

همان طور که می‌دانید، مارمولک تنها موجود زنده‌ای است که حتی پس از قطع عضو نیز می‌تواند جایگزین مناسبی برای اندام از دست رفته بسازد. این در حالی است که دیگر موجودات زنده و حتی انسان‌ها نیز که یکی از تکامل یافته‌ترین موجودات ساکن این کره خاکی هستند، از چنین ویژگی‌ای برخوردار نبوده و در صورت قطع عضو باید از روش‌های درمانی متداول یا استفاده از اندام‌های مصنوعی برای از میان برداشتن موانع و مشکلاتی که با آن مواجه شده‌اند، بهره گیرند.

اما بدون تردید حتی پیشرفته‌ترین روش‌هایی که امروزه برای این کار مورد استفاده قرار می‌گیرند نیز از بسیاری جهات با روش طبیعی تولید اندام‌ها در دوره جنینی انسان متفاوت خواهند بود. محققان امیدوارند بتوانند در آینده‌ای نزدیک براساس نتایج به دست آمده از بررسی چگونگی رشد اندام‌های پس از قطع عضو در مارمولک‌ها بتوانند به پیشرفت در زمینه بازسازی اندام‌های اصلی بدن انسان دست یافته و به این ترتیب تغییرات قابل توجهی را در روش درمان قطع عضو و جراحات و زخم‌های عمیقی که به بدن آسیب می‌رسانند، به وجود آورند.

اگرچه دست و پای مارمورلک در مقایسه با انسان‌ها بسیار کوچک‌تر هستند و سطحی لزج و چسبناک دارند، اما از نظر عملکرد تفاوت قابل توجهی ندارند. دست و پای مارمولک از نوعی پوشش پوستی تشکیل شده که داخل آن مجموعه‌ای شامل ساختار استخوانی، ماهیچه‌ها، رباط‌ها، تاندون، اعصاب و رگ‌های خونی قرار گرفته است. وجود مجموعه‌ای از سلول‌های پهن و بزرگ که در ساختمان تارهای پیوندی نقش دارند و فیبروبلاست نامیده می‌شوند، سبب ایجاد ارتباط میان بافت‌های داخلی اندام‌ها و شکل‌دهی آنها می‌شوند. در میان مهره‌داران، مارمولک‌ها تنها موجوداتی هستند که از این ویژگی منحصر به فرد برخوردارند و با استفاده از آن می‌توانند اندام قطع عضو شده را دوباره بسازند. در یک مارمولک بالغ این کار به دفعات پس از قطع دست یا پا انجام می‌شود. بچه قورباغه‌ها نیز می‌توانند در این مرحله در صورت قطع دست و پا، اندام از دست رفته را بازسازی کنند، اما این توانایی در مرحله بزرگسالی از بین خواهد رفت. حتی جنین پستانداران نیز این توانایی را دارد که هنگام رشد جوانه دست یا پا را بازسازی کند اما این قابلیت نیز تنها به مرحله جنینی اختصاص دارد و پس از تولد از بین می‌رود. انسان‌ها از گذشته دور همواره در تلاش بوده‌اند به اطلاعاتی درباره چگونگی مقاومت این گروه‌‌از موجودات در برابر تغییراتی که دیگر موجودات مهره‌دار در حین گذر از دوران جنینی به دیگر مراحل زندگی با آن مواجه بوده‌اند، دست یابند. براستی چگونه اندامی که در حال رشد مجدد است، پی می‌برد که چه بخشی از این اندام‌ها از دست رفته و نیازمند بازسازی است؟ چرا پوست بدن در بخش آسیب‌دیده مانند بدن انسان در برابر جراحت ایجاد شده از بدن محافظت نمی‌کند؟ یا این که چگونه بافت بدن مارمولک‌های بالغ توانسته است ویژگی‌های جنینی خود را حفظ کرده و با کمک آنها در محل قطع عضو، اندام از دست رفته را بازسازی کند؟ اینها نمونه‌ای از سوالاتی است که ذهن محققان زیست‌شناسی را به خود مشغول کرده است. آنها بر این باورند که اگر بتوانند به اطلاعاتی درباره چگونگی انجام این فرآیند دست یابند، می‌توانند از این روش برای بازسازی اندام‌های از دست رفته و درمان جراحات ایجاد شده در بدن انسان‌ها نیز استفاده کنند. اگرچه واکنش انسان‌ها و مارمولک‌ها در برابر چنین آسیب‌هایی در مراحل اولیه یکسان است، اما در مراحل بعدی این موجودات روش متفاوتی را برای احیای اندام‌ها در پیش می‌گیرند که وجه تمایز آنها با موجودات دیگر است. واکنش بدن انسان اغلب به صورت ترمیم جزئی و ایجاد زخم در محل آسیب دیده است که این می‌تواند نشان‌دهنده توانایی بالقوه انسان‌ها در بازسازی اندام‌هایی نظیر دست یا پا نیز باشد. به نظر می‌رسد برای دستیابی به این هدف، انسان‌ها نیز باید بتوانند به روشی مشابه مارمولک‌ها از توانایی‌های نهفته خود بهره گیرند.

تمایز سلول‌ها در اندام به وجود آمده‌

با توجه به این که فیبروبلاست‌ها سلول‌هایی هستند که حتی در محل ایجاد یک زخم کوچک نیز وجود دارند محققان بر این باورند که وجود این سلول‌ها که نقش تارهای پیوندی را دارند به خودی خود نقشی در بازسازی اندام‌ها نخواهد داشت و به نظر می‌رسد فیبروبلاست‌هایی که از محل قطع عضو در محل مورد نظر تجمع پیدا می‌کنند، عامل ضروری برای رشد مجدد اندام از دست رفته هستند. بر این اساس می‌توان گفت موقعیت این سلول‌ها در بدن عامل محرکی است که منجر به بازسازی این اندام خواهد شد. در جنین انسان نیز ترتیب مراحل مختلف ایجاد دست‌ها و پاها روی بدن همواره به گونه‌ای است که ابتدا قسمت ابتدایی یعنی شانه در دست‌ها و ران در پاها ایجاد شده و در نهایت با رشد و نمو بخش‌های انتهایی یعنی انگشتان به پایان می‌رسد. با توجه به بررسی‌های انجام شده توسط محققان، سلول‌هایی که در محل قطع عضو وجود دارند تعیین‌کننده مراحله بعدی رشد مجدد این اندام هستند. در حین بازسازی فیبروبلاست‌ها با حرکت به طرف محل ایجاد جراحت اطلاعات لازم را منتقل می‌کنند و سبب تشکیل بلاستما یا بافت رویانی می‌شوند.

پس از تشکیل بلاستما اطلاعات در میان سلول‌ها رد و بدل شده و بر این اساس میزان جراحت سنجیده می‌شود. اگرچه مکالمه متقابل میان سلول‌ها هنوز هم همچون معمایی ذهن بسیاری از دانشمندان را به خود مشغول کرده است، اما می‌توان چنین تصور کرد که نتیجه این مکالمات تعیین محل دقیق اندام از دست رفته برای انجام مراحل بعدی است که با در اختیار قرار دادن طرح کلی اندام قطع شده و تعیین دستورالعمل‌های لازم براساس اطلاعات دریافتی از محل دقیق بازسازی اندام، سبب ساخت عنصر جدید در محل از دست رفته می‌شود. همان‌طور که می‌دانیم ماهیچه‌ها و بافت استخوانی از اجزای اصلی تشکیل‌دهنده دست‌ها و پاها هستند، بنابراین باید مواد اولیه لازم برای ساخت این اجزا نیز پس از قطع عنصر، برای ساخت اندام جایگزین به گونه‌ای تامین شده و فرآیندهایی بر تشکیل آن در محل مورد نظر نظارت داشته باشند.

این مرحله نوعی تمایز سلولی است که بافت استخوانی و ماهیچه‌ای را در اندام بازسازی شده به وجود می‌آورد. در این مرحله تکثیر سلول‌ها از وضعیت تکامل یافته اختصاصی به مراحل ابتدایی یعنی وضعیتی شبیه به مراحل جنینی تبدیل می‌شود که توانایی لازم برای تکثیر و تمایز سلول‌ها به انواع بافت‌های مورد نیاز در این اندام را داشته باشد. اطلاعات به دست آمده در سال‌های اخیر نشان داده است که سلول‌های ماهیچه‌ای ایجاد شده محصول تمایز سلولی نیستند، بلکه این سلول‌ها از سلول‌های بنیادی جنینی موجود در بافت ماهیچه به وجود می‌آیند.
فیبروبلاست ‌هایی که به بلاستما تبدیل می‌شوند نیز توانایی تمایز به بافت استخوانی و غضروفی را دارند. به طور کلی فرآیند بازسازی شامل چند مرحله اصلی است که با درمان و بهبودی موقتی محل آسیب‌دیده آغاز شده و با تشکیل بلاستما توسط سلول‌هایی که به وضعیت جنینی بازمی‌گردند ادامه پیدا کرده و در نهایت منجر به ساخت عضو از دست رفته خواهد شد.

شگفتی‌های نهفته در بافت جنینی‌

پس از قطع دست یا پای کوچک مارمولک‌ها، رگ‌های خونی بسرعت در بخش باقیمانده این اندام روی بدن تجمع پیدا می‌کنند و مانع از افزایش خونریزی می‌شوند. لایه‌ای از سلول‌های پوستی، بلافاصله سطح محل قطع عضو را می‌پوشاند. در نخستین روزهای پس از ایجاد جراحت، پوست خارجی ایجاد شده در محل زخم به لایه‌ای از سلول‌های محرک رشد که در حقیقت مخاط پوششی خارجی هستند تبدیل می‌شوند که وجود آنها برای بازسازی موفقیت‌آمیز اندام‌ها ضروری است. در همین زمان، فیبروبلاست‌ها یا تارهای پیوندی از شبکه بافت پیوندی آزاد شده و پس از حرکت در سطح بخش قطع عضو شده در مرکز جراحت تجمع پیدا می‌کنند. در این محل فیبروبلاست‌ها تکثیر شده و توده‌ای از سلول‌های تمایز یافته جنینی را که قابلیت تبدیل شدن به اندام‌های گوناگون دارند، به وجود می‌آورند. این توده سلولی‌ همان بافت رویانی است که به آن بلاستما گفته می‌شود. سال‌ها پیش محققان در مطالعات خود دریافته بودند این سلول‌ها در حقیقت همان سلولهایی هستند که در مرحله جنینی رشد مارمولک‌ها سبب رشد جوانه دست‌ها و پاها می‌شود. بر این اساس می‌توان گفت وجود بلاستما یکی از ضروریات رشد و نمو مجدد اندام‌هاست، به عبارت دیگر در هر دو مرحله برنامه ژنتیکی مشخصی باید وجود داشته باشد و از آنجا که رشد و نمو اندام‌هایی نظیر دست‌ها و پاها در انسان تنها در مرحله جنینی امکان‌پذیر است، بنابراین برای رشد مجدد اندام‌ها پس از قطع عضو در مرحله بزرگسالی باید بتوانیم برنامه ژنتیکی لازم برای انجام این فرآیند را شناسایی کرده و مورد استفاده قرار دهیم. با توجه به آنچه گفته شد، لازم است به عنوان مرحله مقدماتی، چگونگی تحریک اندام قطع عضو شده به تشکیل بلاستما یا بافت رویانی مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد. همان طور که می‌دانید، پوست بدن از یکی از سه لایه سلول‌های اولیه در مراحل ابتدایی رشد جنینی ساخته شده است. اکتودرم لایه خارجی پوست است که نقش مهمی در تامین محرک‌های لازم برای تنظیم رشد اندام‌ها از جوانه‌های اولیه ایجاد شده در جنین دارد. سلول‌های اکتودرم در جوانه دست‌ها یا پاها تجمع پیدا می‌کنند و مرز انتهایی لایه بیرونی پوست را تعیین می‌کنند که به صورت موقت محرک‌های شیمیایی لازم برای حرکت و تکثیر سلول‌های جوانه را تولید می‌کند. یکی از این محرک‌ها عوامل موثر در رشد فیبروبلاستها هستند. اما از آنجایی که پس از قطع عضو، اندام به وجود آمده از نظر ساختمانی کاملا شبیه به اندام از دست رفته است به نظر می‌رسد که علاوه بر این سلول‌های اولیه دیگری نیز باید در انجام این فرآیند نقش داشته باشد.

موانع و چالش‌ها

اگرچه ممکن است فرضیه بازسازی اندام‌ها در انسان‌ها قدری تخیلی و دور از ذهن به نظر ‌رسد، اما باید پذیرفت که دستیابی به این هدف امکانپذیر است. با توجه به نتایج به دست آمده از مطالعات انجام شده توسط محققان و دانشمندان که به آنها اشاره شد، می‌توان روش چگونگی انجام مرحله به مرحله این فرآیند را در انسان مورد بررسی قرار داد. قطع یکی از اندام‌های بدن انسان مانند دست یا پا، سطح آسیب‌دیده نسبتا بزرگی را به وجود می‌آورد که در برش عرضی ایجاد شده در محل آسیب‌دیده مجموعه‌ای از بافت‌های مختلف مانند پوست بیرونی، لایه‌ای از پوست میانی و بافت پیوندی بینابینی و همچنین بافت‌های دیگری مانند چربی، ماهیچه، استخوان، اعصاب و رگ‌های خونی وجود دارد. بررسی جداگانه هریک از بافت‌ها نشان‌دهنده این است که اغلب این بافت‌ها پس از ایجاد جراحت‌های جزیی، قادر به بازسازی بخشی از بافت آسیب‌دیده هستند. در حقیقت تنها بافت موجود در دست و پا که فاقد توانایی است پوست میانی است. این بخش از پوست از مجموعه‌ای از سلول‌های ناهمگن تشکیل شده که بسیاری از آنها از انواع فیبروبلاست‌ها یا همان تارهای پیوندی هستند که در مارمولک‌ها نقش اساسی را در بازسازی عضو قطع شده برعهده دارند. پس از ایجاد جراحت در بخشی از بدن انسان و دیگر پستانداران، این سلول‌ها فرآیندی را پشت سر می‌‌گذارند که فیبروز نام دارد و با استقرار شبکه‌ای نامنظم از جنس ماده زمینه‌ای سلولی خارجی که در نهایت بافت زخم را به وجود می‌آورد سبب بهبود محل جراحت می‌شود. تفاوت قابل توجه بین انسان‌ها و مارمولک‌ها که سبب بازسازی اندام قطع شده در مارمولک و عدم‌موفقیت انسان در دستیابی به این هدف می‌شود این است که سلول‌های فیبروبلاست در پستانداران سبب ایجاد زخم در محل جراحت می‌شوند. این واکنش نه تنها مانع از بازسازی اندام قطع شده می‌شود بلکه می‌تواند به خودی خود اختلالاتی را نیز به وجود آورد. یکی از پیامدهای ناشی از تشکیل زخم این است که بتدریج در عملکرد بسیاری از اندام‌ها مانند کبد و قلب مشکلاتی را ایجاد می‌کند که از عواقب ثانویه ایجاد جراحت در بدن یا ابتلا به برخی از بیماری‌هاست. بررسی جراحات عمیق ایجاد شده در بدن نشان می‌دهد که در حین درمان محل آسیب‌دیده دو گروه از سلول‌های فیبروبلاست به محل جراحت حمله می‌کنند. برخی از این سلول‌ها فیبروبلاست‌هایی هستند که در غشاء میانی وجود دارند، اما گروه دیگر سلول‌هایی هستند که در نتیجه انتشار سلول‌های بنیادی جنینی شبیه به سلول‌های پیوندی فیبروبلاست به وجود آمده‌اند. این دو گروه سلول‌ها براساس محرک‌های سلول‌های ایمنی بدن که خود را به محل آسیب‌دیده رسانده‌اند به محل جراحت جذب می‌شوند. با حرکت فیبروبلاست‌ها به محل جراحت و تکثیر آنها در نهایت ماده زمینه‌ای خارج سلولی تولید می‌شود. این فرآیند خیلی با واکنش ایجاد شده در بدن مارمولک پس از ایجاد جراحت متفاوت نخواهد بود، اما سلول‌های فیبروبلاست در بدن پستانداران ماده زمینه‌ای معمولی بسیار زیادی را تولید می‌کند که با تکامل بافت در محل ایجاد زخم شبکه‌ای را در محل جراحت، ایجاد می‌کند.

این در حالی است که در مارمولک‌ها به محض دریافت اطلاعات مربوط به بازسازی محل جراحت تولید ماده زمینه‌ای سلولی متوقف خواهد شد.

اهداف و برنامه‌ریزی‌های انجام شده‌

برای افزایش آگاهی از چگونگی عملکردی که سبب بازسازی اندام‌ها در انسان‌ها شود لازم است آزمایشات و تحقیقات بیشتری درباره موش‌ها انجام شود. این گروه از محققان در حال حاضر تولید بافت رویانی طبیعی در موش‌ها را مورد بررسی قرار داده‌اند و قصد دارند تا سال آینده بتوانند به روشی برای تحریک ایجاد بلاستما در محلی که بافت رویانی به طور طبیعی در آنجا تولید نمی‌شود، دست یابند. دستیابی به این هدف در بردارنده اطلاعاتی درباره نیازمندی‌ها و شرایط تشکیل بافت رویانی است که قابلیت تبدیل به اعضا و اندام‌های دیگر را دارد. آنها امیدوارند که این تحقیقات همچنین بتواند چنانچه تصور می‌شود نقش در تامین محرک‌های لازم برای جلوگیری از ایجاد فیبروز در محل زخم را نیز به اثبات برساند. در صورت موفقیت در دستیابی به این هدف در مراحل بعد امکان بازسازی انگشت قطع شده در پستانداران مورد مطالعه قرار خواهد گرفت که در مقایسه با بازسازی سر انگشتان به مراتب سخت‌تر خواهد بود؛ چرا که انگشت یکی از پیچیده‌ترین ساختارهای استخوانی است که در دوران رشد جنینی در بدن ایجاد شده است. علی‌رغم اطلاعات ارزشمند به دست آمده از چگونگی بهبود جراحات و همچنین بازسازی اندام‌ها از آزمایشات انجام شده در مدل‌های حیوانی متعدد، به نظر می‌رسد که یک یا دو دهه به طول خواهد انجامید تا بتوانیم به روشی برای بازسازی اندام‌های از دست رفته در بدن انسان‌ها دست یابیم. تفاوت قابل توجه بین ویژگی سلول‌های فیبروبلاست در بازسازی اندام قطع‌شده در مارمولک‌ها در مقابل واکنش این سلول‌ها در محل جراحت به صورت ایجاد زخم نشان می‌دهد، این گروه از سلول‌ها نقش مهمی را برعهده دارند. یکی از نتایج شگفت‌انگیز به دست آمده در این زمینه این است که سلول‌های فیبروبلاست انسان‌های بالغ نیز مانند فیبروبلاست مارمولک‌ها می‌توانندمشخصات سه‌بعدی ساختاری اولیه که در مراحل جنینی نقش مهمی در تشکیل اعضا و اندام‌ها داشته است در خود حفظ کنند. باتوجه به این موضوع باید گفت بزودی انسان‌ها نیز می‌توانند این قابلیت را تحت کنترل قرار دهند و اندام‌های آسیب‌دیده و بیمار بدن را به طور طبیعی درمان کرده و یا بازسازی کنند.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *