پیشرفت واکسیناسیون در آینده با کمک تراشه ابداعی پژوهشگران

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، سیستم ایمنی بدن بسیار پیچیده است، اما شاید یک پیشرفت جدید بتواند به دانشمندان کمک کند تا اسرار بیشتری را در مورد آن کشف کنند. پژوهشگران "موسسه ویس" (Wyss Institute) در "دانشگاه هاروارد" (Harvard University)، مدل دقیق‌تری از سیستم ایمنی انسان را در یک تراشه ریزسیال ایجاد کرده‌اند که بستر بهتری را برای بررسی نحوه واکنش سلول‌های ایمنی نسبت به واکسن‌ها و عوامل بیماری‌زا فراهم می‌کند.

بیشتر پژوهش‌های حوزه پزشکی و بیولوژی، در سلول‌های موجود در ظروف آزمایشگاهی یا در حیوانات آغاز می‌شوند، اما این محیط‌ها همیشه بهترین مشابه برای نحوه عملکرد واکسن‌ها و عوامل بیماری‌زا در بدن انسان‌های زنده نیستند. بدین ترتیب، بسیاری از دارو‌ها یا درمان‌هایی که در موش‌ها امیدوارکننده به نظر می‌رسند، نمی‌توانند در آزمایش‌های انسانی، امیدوارکننده باشند.

دانشمندان در سال‌های اخیر، راهی برای مدل‌سازی اندام‌ها و بافت‌های بدن در تراشه‌های ریزسیال ابداع کرده‌اند که مقایسه بسیار نزدیک‌تری را ارائه می‌دهد. این اندام‌های روی تراشه تاکنون قلب، ریه، روده، کلیه، طحال، قرنیه، دندان‌ها و جفت را در بر داشته‌اند و پژوهشگران موسسه ویس اکنون سیستم ایمنی بدن را نیز به این فهرست اضافه کرده‌اند.

پژوهشگران، سلول‌های B و T انسانی را در یک دستگاه ریزسیال کشت کردند که برای تقلید از شرایط فیزیکی این سلول‌های ایمنی هنگام رسیدن به یک عضو طراحی شده است. پژوهشگران ابتدا به بررسی این موضوع پرداختند که وقتی سلول‌ها به بافت‌های دیگر وارد می‌شوند، چه اتفاقی برای آن‌ها رخ می‌دهد، اما زمانی که پژوهشگران، جریانی از مواد مغذی را به بدن وارد کردند، موضوع غیرمنتظره‌ای را دریافتند.

سلول‌های B و T، سازمان‌دهی خود را در ساختار‌های سه‌بعدی آغاز کردند که به "فولیکول‌های لنفاوی" (LFs) شبیه بودند. فولیکول‌های لنفاوی، توده‌هایی از بافت موجود در غدد لنفاوی و سایر بافت‌های واسطه‌ی پاسخ‌های ایمنی هستند. به نظر می‌رسید که فولیکول‌های لنفاوی، مراکز زایا را تشکیل می‌دهند که واکنش‌های ایمنی پیچیده‌ای را ایجاد می‌کنند.

پژوهشگران در یک بررسی دقیق‌تر، چندین نشانگر زیستی را شناسایی کردند که نشان می‌داد این فولیکول‌های لنفاوی، کار خود را انجام می‌دهند. این ساختارها، یک ماده شیمیایی موسوم به "CXCL۱۳" را ترشح می‌کردند که توسط فولیکول‌های لنفاوی و در پاسخ به التهاب مزمن تولید می‌شود. سلول‌های B درون ساختارها، آنزیمی موسوم به "سیتیدین دآمیناز" (cytidine deaminase) را بیان می‌کنند که سلول‌های B را علیه آنتی‌ژن‌های خاصی فعال می‌سازد. همچنین پژوهشگران، سلول‌های پلاسما را یافتند که سلول‌های B بالغ به منظور ترشح آنتی‌بادی به آن‌ها تبدیل می‌شوند.

"پراناو پرابهالا" (Pranav Prabhala)، از پژوهشگران این پروژه گفت: این یافته‌ها بسیار هیجان‌انگیز بودند، زیرا تأیید می‌کردند که ما یک مدل عملکردی داریم که می‌توان از آن برای کشف برخی از پیچیدگی‌های سیستم ایمنی انسان، از جمله پاسخ‌های آن به انواع گوناگون پاتوژن استفاده کرد.

پژوهشگران در مرحله بعد بررسی کردند که این سیستم ایمنی روی یک تراشه چگونه به واکسیناسیون پاسخ می‌دهد تا بررسی کنند که آیا این مشابه فرآیندی است که در انسان‌های زنده رخ می‌دهد یا خیر. پژوهشگران، سلول‌های دندریتیک را اضافه کردند که با ارائه قطعاتی از پاتوژن‌ها به غدد لنفاوی، به تولید آنتی‌ژن کمک می‌کنند.

پژوهشگران، این سیستم‌های ریزسیال را در برابر سویه آنفلوانزای "H۵N۱" واکسینه کردند و تراشه‌های واکسینه‌شده، سلول‌های پلاسما و پادتن‌های بیشتری را نسبت به تراشه‌هایی که در کشت‌های سلولی معمولی رشد کرده بودند، تولید کردند. نتایج مشابه زمانی مشاهده شد که پژوهشگران، آزمایش را با واکسن‌های تجاری موجود آنفلوانزا تکرار کردند. سطوح چندین سیتوکین، مشابه سطوح موجود در بدن انسان‌هایی بود که واکسن دریافت کرده بودند.

این نتایج نشان می‌دهند که تراشه‌های ریزسیال، مطابقت نزدیکی با نمونه‌های واقعی دارند. این بدان معناست که تراشه‌ها می‌توانند نمونه بسیار بهتری برای پژوهش‌های آینده در مورد سیستم ایمنی و توسعه دارو باشند.

"جیریجا گویال" (Girija Goyal)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: حیوانات، مدل‌های پژوهشی استانداردی برای توسعه و آزمایش واکسن‌های جدید بوده‌اند، اما سیستم ایمنی آن‌ها به طور قابل‌توجهی با سیستم ایمنی ما متفاوت است و به درستی پیش‌بینی نمی‌کند که انسان‌ها چگونه به واکسن‌ها پاسخ خواهند داد. تراشه ما، راهی را برای مدل‌سازی واکنش‌های ایمنی پیچیده انسان نسبت به عفونت و واکسیناسیون ارائه می‌دهد و می‌تواند سرعت و کیفیت ساخت واکسن را در آینده به میزان قابل توجهی افزایش دهد.