مشاهده اثرات زهر مار روی انسان به کمک زیست تراشه‌ برای نخستین بار

به گزارش ایسنا، پژوهشگران هلندی مدل جدیدی را برای مطالعه زهر مار ابداع کرده‌اند که شامل رگ‌های خونی کوچک انسان روی یک تراشه است.

به نقل از ادونسد ساینس نیوز، تاکنون هیچ مدلی وجود نداشت که بتواند اثرات زهر مار را در لحظه تقلید کند. «ماتیاس بیتن‌بایندر»(Mátyás Bittenbinder) پژوهشگر «دانشگاه آزاد آمستردام»(VU Amsterdam) و «مرکز تنوع زیستی ناتورالیس»(Naturalis Biodiversity Center) و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: این کار قبلا هرگز انجام نشده بود. امید می‌رود که این مدل به کاهش تعداد موش‌های مورد نیاز برای مطالعات سمی بودن کمک کند.

براساس گزارش «سازمان جهانی بهداشت»(WHO)، مسمومین ناشی از مارگزیدگی یک بیماری است که اغلب نادیده گرفته می‌شود. این بیماری سالانه جان بیش از ۱۰۰ هزار نفر را می‌گیرد و به بروز آسیب‌های شدید یا مزمن در بیش از ۴۰۰ هزار قربانی منجر می‌شود.

زهر مار حاوی سمومی است که می‌توانند در عرض چند دقیقه پس از گزش، به خونریزی داخلی منجر شوند. درک این فرآیند برای تولید پادزهرهایی که می‌توانند این اثرات را خنثی کنند، ضروری است. با وجود این، روش‌هایی که تاکنون در دسترس بودند، محدودیت‌های بزرگی داشتند.

یکی از این روش‌ها کشت سلولی است. در روش کشت سلولی، سلول‌های اندوتلیال انسان که پوشش رگ‌های خونی را تشکیل می‌دهند، روی یک سطح صاف رشد می‌کنند. بیتن‌بایندر گفت: مدل‌های سنتی کشت سلولی عمدتا برای تحقیق درباره اثرات مخرب زهر مار بر بافت استفاده شده‌اند.

با وجود این، این مدل‌های سنتی نمی‌توانند شکل لوله‌مانند رگ‌های خونی یا عوامل محیطی مهمی مانند جریان خون و ماتریکس خارج سلولی را تقلید کنند که مانند چسب، سلول‌ها را به یکدیگر و محیط اطراف آنها متصل نگه می‌دارد.

روش دیگری که به طور سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرد، بر آزمایش زهر مار روی موش‌ها متکی است. بیتن‌بایندر توضیح داد: در آزمایش روی موش‌ها نمی‌توان اثرات زهر مار را در لحظه مطالعه کرد؛ به این معنی که فقط می‌توان اثرات آن را پس از کشته شدن موش مطالعه کرد. بنابراین، دشوار است که ببینیم بازه زمانی اثر مشاهده‌ شده چقدر است.

رگ‌های خونی روی تراشه

روش جدید پژوهشگران هلندی برای غلبه بر محدودیت‌های کشت سلولی و مطالعه روی موش‌ها طراحی شده است. این گروه پژوهشی با یک شرکت هلندی «میمتاس»(Mimetas) همکاری کردند که مدل‌های اندام روی تراشه را از چندین بافت انسانی برای تحقیقات پزشکی تولید می‌کند.

اندام‌های روی تراشه‌ها، دستگاه‌های کوچکی هستند که می‌توان سلول‌ها را در آن پرورش داد و محیط درون بدن را تقلید کرد. تراشه‌های مورد استفاده در این پژوهش شامل سه کانال بودند. یکی از آن کانال‌ها یک لوله است که سلول‌های تشکیل‌دهنده رگ‌های خونی انسان در آن رشد می‌کنند.

بیتن‌بایندر گفت: همه طرف‌های لوله به گونه‌ای توسعه یافته‌اند که به سلول‌های اندوتلیال کمک کنند تا به هم متصل شوند و در نهایت یک رگ خونی کوچک را تشکیل دهند. ترکیباتی مانند زهر مار را می‌توان مستقیما به لوله اضافه کرد تا مشخص شود که چه اثراتی دارد.

پژوهشگران، زهر چهار گونه مار را روی رگ‌های خونی پرورش‌یافته در تراشه آزمایش کردند و دو مکانیسم اصلی را یافتند که زهر توسط آن ممکن است باعث خونریزی داخلی شود.

یکی از مکانیسم‌ها تأثیر مستقیمی را بر سلول‌های سازنده رگ‌های خونی داشت. این مکانیسم به غشای سلولی حمله کرد و نهایتا به نشت محتویات سلول‌ها و مرگ آنها منجر شد. مکانیسم مذکور در زهر گروهی از مارها موسوم به «کفچه‌ماران» مشاهده شد که شامل «مارهای کبرا» هستند.

یک مکانیسم دیگر، اثر غیر مستقیمی را روی سلول‌های رگ خونی داشت. زهر دارای این مکانیسم، ماتریکس خارج سلولی را هدف قرار داد و سلول‌ها دست‌نخورده باقی ماندند. همان طور که رگ خونی حمایت ساختاری ماتریکس خارج سلولی را از دست می‌دهد، رگ خونی فرو می‌ریزد و خون به بیرون نشت می‌کند. این مکانیسم در زهر «مار افعی» مشاهده شد.

بیشتر پادزهرهای موجود با تزریق زهر مار به حیوانات و جمع‌آوری پادتن‌های تولیدشده توسط سیستم ایمنی آنها ساخته می‌شوند. این یافته‌ها می‌توانند برای جستجوی داروهای ضد سم جدید ارزشمند باشند که مکانیسم‌های گوناگون عملکرد زهر مارها را به طور مستقیم هدف قرار می‌دهند و خنثی می‌کنند.

این پژوهش در مجله «Scientific Reports» به چاپ رسید.