6 دقیقه
مدولاسیون الکتریکی سلولهای ایمنی سرعت ترمیم بافت را افزایش می‌دهد
یک تیم پژوهشی در دانشگاه ترینیتی دوبلین نشان داده است که تحریک الکتریکی هدفمند می‌تواند رفتار ماکروفاژهای انسانی — سلولهای ایمنی مرکزی در کنترل عفونت و ترمیم بافت — را تغییر دهد و آن‌ها را به سوی یک وضعیت ضدالتهابی و پرترمیم هدایت کند. این یافته که در Cell Reports Physical Science گزارش شده است، راهبردی بیوالکتریکی را پیشنهاد می‌کند که می‌تواند مکمل داروها و درمانهای سلولی برای درمان زخم‌ها و بیماریهای التهابی باشد.
تیم دانشگاه ترینیتی دوبلین کشف کرده است که تحریک الکتریکی می‌تواند ماکروفاژها را بازبرنامه‌ریزی کند تا التهاب را مهار و روند بهبودی را تسریع کنند، و این افق‌های درمانی جدیدی را باز می‌کند. Credit: Stock
ماکروفاژها گلبول‌های سفید چندمنظوره‌ای هستند که پاتوژن‌ها و زباله‌های سلولی را پاک می‌کنند، سایر سلولهای ایمنی را هماهنگ می‌کنند و مولکول‌هایی تولید می‌کنند که یا التهاب را تشدید یا آن را خاتمه می‌دهند. وقتی فعالیت ماکروفاژها بیش از حد یا نامناسب زمانی باشد، التهاب می‌تواند ماندگار شده و به جای ترمیم باعث آسیب بافتی شود. کنترل فنوتیپ ماکروفاژ — برنامه عملکردی که یک سلول اتخاذ می‌کند — بنابراین هدفی اولویت‌دار در پزشکی ترمیمی و ایمنی‌شناسی است.
طراحی آزمایش و روش‌شناسی
تیم ترینیتی ماکروفاژهای انسانی را از اهداکنندگان سالم با استفاده از خون فراهم‌شده توسط Irish Blood Transfusion Board در بیمارستان سنت جیمز جدا کرد. سلول‌ها در یک بیورآکتور طراحی‌شده اختصاصی کشت داده شدند که جریانهای الکتریکی کنترلشده را منتقل میکرد و در عین حال به پژوهشگران امکان می‌داد بیان ژنی، تولید سایتوکاین و خروجی‌های عملکردی دیگر را پایش کنند.
رویه‌های الکتریکی و پارامترهای اندازه‌گیری
پژوهشگران پارامترهای الکتریکی مشخص (دامنه، فرکانس، مدت زمان) را آزمایش کردند تا شرایطی را پیدا کنند که به‌طور قابل‌اعتماد فعالیت ماکروفاژ را تغییر دهد. آن‌ها مولکول‌های علامت‌دهنده التهابی (سایتوکاین‌ها)، بیان ژنهای مرتبط با آنژیوژنز (تشکیل رگ‌های خونی جدید) و توانایی سلول‌ها در جذب سلولهای بنیادی ساکن بافت — که جزء کلیدی پاسخ ترمیمی است — را اندازه‌گیری کردند.
با استفاده از این معیارها، تیم روشهای تحریک را شناسایی کرد که نشانگرهای پروالتهابی را کاهش و رونویسه‌های مرتبط با بازسازی بافت و رشد رگ‌های خونی را افزایش داد. ماکروفاژهای شرطی‌شده الکتریکی همچنین در شرایط آزمایشگاهی جذب سلولهای پیشساز را افزایش دادند که هم‌راستا با فنوتیپ ترمیم زخم بود.
یافته‌های کلیدی و پیامدهای درمانی
تحریک الکتریکی ماکروفاژهای انسانی را به سوی یک برنامه ضدالتهابی و پرترمیم سوق داد. اثرات مشاهده‌شده شامل کاهش سطح مولکول‌های علامت‌دهنده التهابی، افزایش بیان ژنهای آنژیوژنیک و تقویت جذب سلولهای بنیادی بود — همه عناصر حمایتی برای ترمیم سریع‌تر و مؤثرتر بافت.
محققان ارشد چندین مزیت این راهبرد را برجسته می‌کنند: آزمایش‌ها با سلولهای انسانی انجام شد که ارتباط ترجمه‌ای مستقیم فراهم می‌آورد؛ تحریک الکتریکی هم‌اکنون بخشی از برخی دستگاههای کلینیکی است و می‌توان آن را با کنترل مکانی بالا اعمال کرد؛ و این رویکرد ممکن است در بافت‌ها و بیماریهای التهابی متعددی که در آن‌ها نقص عملکرد ماکروفاژ به پاتوژنز کمک می‌کند، قابل‌سازگار باشد.
پروفسور Michael Monaghan و پروفسور Aisling Dunne، که تیم میان‌رشته‌ای را هم‌هدایت کردند، اشاره می‌کنند که نتایج مدرکی برای اصول مدولاسیون بیوالکتریکی سلولهای ایمنی فراهم می‌آورد. «از مراحل بعدی می‌توان به بررسی رویه‌های پیشرفته‌تر تحریک الکتریکی برای ایجاد اثرات دقیق‌تر و طولانی‌تر بر سلولهای التهابی و مطالعه مواد و روشهای جدید برای اعمال میدان‌های الکتریکی اشاره کرد»، پروفسور Monaghan گفت. تیم تأکید می‌کند که مطالعات بیشتری برای تعریف مکانیزم‌ها، بهینهسازی پارامترها و ارزیابی ایمنی و اثربخشی در بدن لازم است.
فناوری‌های مرتبط و زمینه علمی
درمانهای بیوالکتریکی — رویکردهایی که از میدان‌ها یا جریانهای الکتریکی برای تأثیر بر رفتار سلولی استفاده می‌کنند — حوزه‌ای رو به گسترش در پزشکی ترمیمی هستند. دستگاههای موجود، مانند تحریک الکتریکی برای زخم‌های مزمن یا ایمپلنت‌های تنظیم عصبی، نشان می‌دهند که ورودی‌های الکتریکی کنترلشده می‌توانند در عمل بالینی امکان‌پذیر باشند. ترکیب تنظیم الکتریکی با بیومتریالها، تحویل دارو یا درمان سلولی می‌تواند اثرات هم‌افزا برای زخم‌های پیچیده، بیماریهای التهابی مزمن و کاربردهای مهندسی بافت ایجاد کند.
از منظر علمی، این کار بر شواهد فزاینده‌ای استوار است که نشان می‌دهد سلول‌ها از طریق کانال‌های یونی، پتانسیل غشا و مسیرهای سیگنال‌دهی پسین به محرک‌های الکتریکی حساسیت نشان می‌دهند و پاسخ می‌دهند. نقشه‌برداری مسیر مولکولی که به‌واسطه میدان‌های الکتریکی بیان ژنی ماکروفاژ را تغییر می‌دهد، گام بعدی حیاتی برای تبدیل نتایج in vitro به مداخلات بالینی امن و قابل تکرار خواهد بود.
دیدگاه کارشناسی
دکتر Marcus Hale، مهندس زیست‌پزشکی که در زمینه ایمن‌سازی و دستگاههای ترمیمی پژوهش می‌کند، اظهار می‌کند: «این مطالعه نشان مهمی است که سلولهای ایمنی را می‌توان با سیگنال‌های بیوالکتریکی هدایت کرد. ترجمه این یافتهها به بیماران مستلزم تنظیم دقیق موج‌ها، مواد انتقال و پروفایل ایمنی است، اما پتانسیل کاهش وابستگی به داروهای سرکوب‌کننده ایمنی قابل‌توجه است. دستگاه‌هایی که محلی ماکروفاژها را بازبرنامه‌ریزی می‌کنند می‌توانند زمان‌های بهبودی را کوتاه و نتایج را برای زخم‌های مزمن و بهبودی پس از جراحی بهبود بخشند.»
جهت‌گیری‌های آتی و اولویت‌های پژوهشی
گامهای بعدی شامل آزمایش پروتکل‌های تحریک پالایش‌شده برای دوام و اختصاصیت، شناسایی کانال‌های یونی و شبکه‌های سیگنال‌دهی مسئول تغییر فنوتیپ، و انجام مطالعات حیوانی برای ارزیابی نتایج در سطح بافت و اثرات سیستمیک است. پژوهشگران همچنین قصد دارند مواد الکترودی پیشرفته و روشهای غیرتهاجمی تحویل را بررسی کنند که می‌تواند ترجمه بالینی را ممکن سازد.
ذات میان‌رشته‌ای پروژه — ترکیب ایمنی‌شناسی، مهندسی و علم مواد — در پیشبرد درمانهای بیوالکتریکی از آزمایشگاه تا بیمارستان مرکزی است. اگر مطالعات بیشتر ایمنی و بهره‌وری قابل‌تأییدی را تأیید کنند، بازبرنامه‌ریزی الکتریکی ماکروفاژها می‌تواند به مجموعه ابزارهای پزشکی ترمیمی و تعدیل ایمنی افزوده شود.
نتیجه‌گیری
پژوهشگران دانشگاه ترینیتی دوبلین نشان داده‌اند که تحریک الکتریکی می‌تواند ماکروفاژهای انسانی را در شرایط آزمایشگاهی به سمت یک حالت ضدالتهابی و پرترمیم بازبرنامه‌ریزی کند. این یافتهها به یک راهبرد بیوالکتریکی امیدوارکننده برای تسریع بهبودی و کنترل التهاب در طیف وسیعی از آسیب‌ها و بیماری‌ها اشاره دارد. کار مکانیکی اضافی برای روشن‌سازی مکانیزم‌ها، بهینهسازی رویه‌های تحریک و آزمایش‌های پیش‌بالینی قبل از کاربرد بالینی لازم است، اما نتایج پایه‌ای را برای درمانهای مبتنی بر دستگاه که از مکانیسم‌های بازسازی بدن استفاده می‌کنند، فراهم می‌آورند.
منبع: scitechdaily
نظرات