پژوهشگران “دانشگاه پنسیلوانیا” با همکاری “فرید علی‌صفایی” دانشمند ایرانی، مدلی از چشم انسان را روی تراشه ابداع کرده‌اند تا بتوانند داروهای بیماری خشکی چشم را بررسی کنند.
به گزارش آردی نیوز و به نقل از مدیکال‌اکسپرس، افرادی که روزانه هشت ساعت یا بیشتر به صفحه رایانه خیره می‌شوند، شاید احساس کنند که چشم آنها خسته یا خشک شده است و اگر این شرایط بیش از حد شدید باشند، می‌توانند به بروز “بیماری خشکی چشم”(DED) منجر شوند. خشکی چشم، یک بیماری متداول است که می‌تواند به تحریک و ناراحتی خفیف ولی دائمی یا التهاب قسمت قدامی چشم بیانجامد. تعداد داروهایی که برای درمان این بیماری مورد تایید “سازمان غذا و داروی آمریکا” (FDA) قرار گرفته‌اند، بسیار کم است. دلیل این کار می‌تواند دشواری در مدلسازی پاتوفیزیولوژی پیچیده چشم انسان باشد. پژوهشگران “دانشگاه پنسیلوانیا”(UPenn) با همکاری “فرید علی‌صفایی”(Farid Alisafaei)، دانشجوی مقطع دکتری این دانشگاه، با ساخت یک کپی مصنوعی از چشم انسان روی یک تراشه، تلاش کردند این مشکل را برطرف کنند.
این فناوری موسوم به “چشم روی یک تراشه”(eye-on-a-chip) که به یک پلک مصنوعی مجهز است، به دانشمندان و سازندگان دارو کمک می‌کند تا درک خود را نسبت به بیماری خشکی چشم و یافتن روش درمان آن بهبود ببخشند. پژوهشگران در مقاله خود، دقت چشم روی تراشه و کارآیی آن را به عنوان یک پلتفرم مناسب برای آزمایش توضیح دادند.
تخصص “دان هو”(Dan Huh)، استادیار بخش مهندسی پزشکی دانشگاه پنسیلوانیا و همکارانش، در ابداع اندام‌های گوناگون روی تراشه است تا بتوانند پلتفرم‌هایی را برای شبیه‌سازی اندام‌های واقعی ارائه دهند. یکی از پروژه‌های آنها، ابداع ریه و مغز استخوان روی تراشه بود که در ماه مه سال جاری برای بررسی بیماری فضانوردان، به فضا فرستاده شد. آزمایشگاه هو برای تنظیم چشم روی تراشه، سال‌ها زمان صرف کرده تا آزمایش داروها، مواد شیمیایی و لوازم آرایشی روی حیوانات را کاهش دهد.
پژوهشگران در این پروژه، بر مهندسی مدلی از چشم تمرکز کردند که بتواند عملکرد یک چشم سالم و یک چشم مبتلا به بیماری خشکی چشم را تقلید کند و به آنها امکان دهد که یک داروی آزمایشی را بدون خطرات احتمالی روی انسان آزمایش کنند. آنها برای ساخت چشم روی تراشه، ابتدا یک چارچوب متخلخل را با کمک فناوری چاپ سه‌بعدی ابداع کردند که به اندازه یک سکه و به شکل لنز طبی بود. پژوهشگران موفق شدند سلول‌های چشم انسان را در این چارچوب متخلخل پرورش دهند. سلول‌های قرنیه، روی حلقه داخلی چارچوب پرورش می‌یابند و خشک می‌شوند اما سلول‌های بافت مخاطی نازک و شفاف سطح داخلی پلک‌ها موسوم به “ملتحمه”(Conjunctiva)، در حلقه قرمز رنگ اطراف رشد می‌کنند. یک ورقه از جنس ژلاتین نیز در این چارچوب وجود دارد که مانند پلک چشم عمل می‌کند و مانند آن روی چشم می‌لغزد. این پلک، اشک مصنوعی آبی رنگی را در چشم پخش می‌کند تا لایه اشکی را شکل دهد.
هو در این باره گفت: ما با دیدگاه مهندسی خود دریافتیم که امکان تقلید محیط پویای چشم در حال پلک زدن انسان، وجود دارد. پلک زدن می‌تواند اشک را در چشم پخش کند و لایه نازکی به وجود آورد که سطح چشم را مرطوب نگه می‌دارد. این کار می‌تواند یک سطح انعطاف پذیر و صاف را برای انتقال نور نیز شکل دهد. این یکی از ویژگی‌های کلیدی سطح چشم است که ما قصد داریم فناوری خود را به آن مجهز کنیم.
لایه اشکی در افرادی که به بیماری خشکی چشم مبتلا هستند، پیش از دوباره پر شدن، بخار می‌شود و التهاب و سوزش را پدید می‌آورد. یکی از دلایل متداول بیماری خشکی چشم، کاهش دفعات پلک زدن است که از خیره شدن بیش از حد به صفحه رایانه ناشی می‌شود اما می‌تواند دلایل دیگری نیز داشته باشد. این بیماری در حال حاضر، حدود 14 درصد جمعیت جهان را تحت تاثیر قرار داده اما ابداع روش‌های جدید برای درمان آن نیز دشوار است. از سال 2010 تاکنون، 200 مورد از داروها در آزمایش‌های بالینی شکست خورده‌اند و تنها دو نوع از این داروها مورد تایید سازمان غذا و داروی آمریکا قرار گرفته‌اند.
“ژئونگیون سو” (Jeongyun Seo)، دانشجوی دانشگاه پنسیلوانیا و از پژوهشگران این پروژه گفت: اگرچه چشم روی تراشه هنوز در مراحل ابتدایی به سر می‌برد اما من امیدوارم این فناوری، بیش از این پیشرفت کند و کاربردهای بسیاری به غیر از بررسی دارو داشته باشد تا در آینده بتوانیم از آن برای آزمایش لنزهای طبی و جراحی استفاده کنیم.
این پژوهش، در مجله “Nature Medicine” به چاپ رسید. /ایسنا