به گزارش
سافت‌گذر ؛ پرینترهای سه بعدی نه تنها یک محصول آینده‌دار در دنیای فناوری اطلاعات هستند، بلکه می‌توانند حوزه‌های مختلف علوم بشر را نیز تحت تأثیر عمیق خود قرار دهند.
روند پیشرفت صنعت چاپ سه‌بعدی، همه‌چیز از اسباب‌بازی و جواهرات گرفته تا غذا را تحت تأثیر قرار داده است. این فناوری از مدل‌های کامپیوتری و دیجیتال بهره می‌برد تا اشیای جهان واقع را خلق کند. با این همه، به زودی ممکن است شاهد بیرون آمدن چیزی بسیار بسیار پیچیده‌تر و بحث‌برانگیزتر از این چاپگرها باشیم: اندام‌های انسانی.
سال‌هاست که محققان حوزه پزشکی سلول‌های بدن را در آزمایشگاه‌ها تکثیر می‌کنند. این عملیات با دست انجام گرفته و محصول نهایی رگ‌های خونی، بافت‌های پوستی و سایر اجزای زنده بدن است. بااین‌حال، مهندسی کردن یک اندام کامل از بدن باتوجه‌به ساختار بسیار پیچیده‌ای که دارد، کار دشواری می‌نماید.
این‌جاست که چاپگرهای سه‌بعدی وارد می‌شوند. روند دقیق به کاررفته در این چاپگرها، بازتولید و تکثیر دستگاه‌های عروقی بدن را که ساختار درونی اندام‌ها را می‌سازد، به امری شدنی بدل ساخته است. البته پیش‌تر شاهد ساخته شدن بخش‌های کوچکی از بافت اندام‌ها با استفاده از ماشین از سوی دانشمندان بوده‌ایم. از طرفی، درست است که سال‌ها زمان می‌برد تا به فناوری چاپ یک اندام کامل جهت پیوند برسیم، ولی این روند به‌سرعت در حال پیشرفت است. «مایک تیش» سردبیر «جهان پرینترهای سه‌بعدی» می‌گوید: «فرآیند مکانیکی آن‌چنان هم پیچیده نیست. بخش پیچیده کار، این مواد هستند که ماهیت بیولوژیک و زیستی دارند. در‌حالی‌که چاپگرهای سه‌بعدی با فلز و پلاستیک کار می‌کنند. تفاوت این‌جاست که اگر پلاستیک را در قفسه و فضای باز در دمای اتاق و مدت طولانی بگذارید، نمی‌میرد.»
«لورنس بناسار» استاد مهندسی زیست‌پزشکی دانشگاه «کورنل» و یک گوش مصنوعی ساخته‌شده از طریق چاپ سه‌بعدی و مواد قابل تزریق
فکر این‌که کلیه یا کبد انسان در آزمایشگاه چاپ شود، قابل هضم نیست و مو بر تن آدمی راست می‌کند. بااین‌وجود، از دید دانشمندان این حوزه، چاپ زیستی، آینده روشنی دارد. از اندام‌های پرینت‌شده می‌توان در آزمایش دارو و واکسن‌ها بهره جست. بااین‌کار، دیگر احتیاجی به روش‌های نادقیقی نظیر آزمایش روی حیوانات یا مدل‌های سنتزی و ترکیبی نیست.
از سوی دیگر، واقعاً امید می‌رود این پرینترها روزی اندام‌های قابل پیوند درست کنند. شاخص امید به زندگی بشر دارد بالا می‌رود و همین‌طور که پیری بیش‌تر بر سرمان سایه می‌افکند، اندام‌ها بیش‌تر کارکرد اولیه خود را از دست می‌دهند. به عنوان نمونه، روزانه 18 آمریکایی که در صف انتظار پیوند بیهوده انتظار می‌کشند، به‌دلیل کمبود اهدا کننده جان خود را از دست می‌دهند. «آنتونی آتلا» سرپرست مؤسسه بازتولید پزشکی «ویک فارست» و از پیشگامان «چاپ زیستی» bioprinting، به این معضل نام «بحران اصلی سلامت» را داده است.
فصلی تازه و پرامید در پزشکی
نحوه کارکرد چاپ زیستی به‌این‌صورت است: دانشمندان سلول‌های بدن را از بافت‌برداری زنده یا سلول‌های بنیادی به‌دست آورده و سپس در ظروف کشت به آن‌ها اجازه تکثیر می‌دهند. مخلوط حاصل یک نوع جوهر زیستی است که به خورد پرینتر سه‌بعدی داده می‌شود. برنامه‌ای به پرینتر داده می‌شود تا سلول‌های گوناگون بدن را به همراه دیگر مواد دسته‌بندی کرده و شکلی سه‌بعدی و دقیق تولید نماید. پزشکان امیدوارند زمانی‌که این سلول‌ها درون بدن قرار می‌گیرند، با بافت‌های درون بدن هماهنگ شوند.
پیش‌ترها نیز شاهد توفیق و نتیجه دادن این فرآیند بوده‌ایم. پارسال یه دختربچه دو ساله در ایالت ایلینویز که بدون نای متولد شده بود، این لوله را که از سلول‌های بنیادین به‌دست آمده بود با موفقیت دریافت کرد. یک گروه از محققین آمریکایی در حال حاضر روی پروژه ساخت تراشه نمونه‌ساز از بافت بدن کار می‌کنند. با قرار دادن این تراشه در چاپگرهای سه‌بعدی، کارکردهای قلب، کبد، شش و سایر اندام‌ها همانندسازی می‌شود. در ادامه، این نمونه‌ها روی ریزتراشه قرار گرفته و به جایگزینی شبیه به خون متصل می‌شوند تا زنده بمانند. بااین‌کار، پزشکان می‌توانند درمان‌های خاصی را آزمایش کرده و شاهد تاثیرگذاری و کارایی آن‌ها باشند.
دکتر «خورخه راکلا» متخصص بیماری‌های روده و معده در کلینیک «مایو»ی شهر فینیکس و عضو کمیته مشاوره پزشکی نهاد کبدشناسی آمریکا می‌گوید: «این فصلی نوین و امیدبخش در دنیای پزشکی است. این امکان و ظرفیت را دارد که تحولی مهم در پزشکی رقم بزند.»
یکی از مهندسین شرکت «ارگانوو» بر ساخت یک بافت عروقی توسط پرینتر زیستی «نووجن ام‌ام‌ایکس» NovoGen MMX نظارت می‌کند
آقای راکلا ادامه می‌دهد: «چاپ سه‌بعدی شما را به آنچه در زندگی واقعی رخ می‌دهد، نزدیک‌تر می‌کند، یعنی جایی‌که لایه‌های چندگانه‌ای از سلول‌ها وجود دارد. درصورتی‌که با چاپگرهای دوبعدی حاضر، نمی‌توان بیش از یک یا دو لایه سلول رشد داد و سلول‌های زیرین از کمبود اکسیژن می‌میرند.»
به منظور سرعت بخشیدن به روند تولید چاپگرهای زیستی، مؤسسه‌ای حامی پزشکی بازتولیدگر در ویرجینیا در ماه دسامبر اعلام کرد به نخستین سازمانی که یک کبد کاملاً سالم و کارامد چاپ کند، جایزه یک میلیون دلاری اهدا می‌کند. تأکید بسیار روی کبد، به خاطر نوشیدن مشروبات الکی از سوی آمریکایی‌هاست که به‌شدت به این اندام آسیب وارد می‌کند.
یکی از نخستین مؤسساتی که وارد این مسابقه شد، «ارگانوو» است. این مؤسسه که کار خود را در کالیفرنیا کلیدزده، یکی از پیشگامان چاپ زیستی اعضای بدن انسان برای مقاصد تجاری است. ارگانوو از سلول‌ها یا بافت‌های بنیادی اهدا شده بهره گرفته و آنچه را تولید کرده است که امید دارد به مدل‌های واقعی اندام‌های بدن تبدیل شود. که البته توجه اصلی روی کبد جهت آزمایش دارویی است.
این کمپانی در آزمایشگاه‌های خود راسته‌هایی از بافت کبد انسان را چاپ کرده، بااین‌حال این بافت‌ها هنوز بسیار کوچکند: 4 در 4 در 1 میلی‌متر. «کیت مورفی» مدیرعامل این شرکت می‌گوید: «45 دقیقه زمان می‌برد تا هر راسته چاپ شود و دو روز نیز طول می‌کشد تا سلول‌ها رشد یافته و بالغ شوند. این نمونه و مدل‌ها تا 40 روز می‌توانند زنده بمانند.»
وی ادامه می‌دهد: «ارگانوو هم‌چنین مدل‌های اندام‌های دیگر بدن نظیر کلیه، استخوان، غضروف، ماهیچه، رگ‌های خونی و بافت شش را نیز ساخته است. اساساً این فناوری مثل بازی خانه‌سازی، اجازه می‌دهد بافت‌ها را سرهم کنید. از این رو، سلول‌ها را بایستی در جای درست گذاشت، همین‌طور نمی‌شود آن‌ها را در قالب ریخت.»
نگرانی‌های اخلاقی
بااین‌حال همه آینده جدیدی را که این فناوری برای تولید اعضای بدن در آزمایشگاه می‌سازد، به راحتی نمی‌پذیرند. یکی از محققان مؤسسه «گارتنر» Gartner نهاد تحقیقاتی و مشاوره‌ای در زمینه فناوری اطلاعات، معتقد است که پیشرفت چاپ زیستی آن‌چنان سریع است که تا سال 2016 بحث‌های اخلاقی بزرگی در این‌باره درخواهد گرفت.
چاپگر سه‌بعدی که در دانشگاه کورنل یک گوش مصنوعی ساخت
«پیت بازیلییر» عضو مؤسسه گارتنر در گزارش اخیر خود نوشت: «سرعت رشد تأسیسات چاپ زیستی که توانایی تولید اعضا و بافت‌های بدن را دارند، بسیار بیش‌تر از سرعت رشد درک و مقبولیت عمومی این رشته در بین مردم است. حسن نیت این اقدامات ابتکاری کاملاً مبرهن است، بااین‌حال سؤالاتی پیش می‌آید که بی‌پاسخ مانده است: چه می‌شود وقتی‌که یک اندام کاملاً تکامل‌یافته و پیچیده با سلول‌های غیرانسانی ساخته می‌شود؟ چه کسی بر فرآیند تولید آن‌ها نظارت می‌کند؟ چه کسی کیفیت اعضای تولیدی را تضمین می‌کند؟»
احتمال می‌رود این اندام‌ها گران‌قیمت باشند و ازاین‌رو ممکن است تنها بیماران ثروتمند از عهده خرید بربیایند. مورفی می‌گوید: «ارگانوو فقط از سلول‌های انسانی استفاده می‌کند و باتوجه‌به آنچه در این شرکت می‌گذرد، مشکل اخلاقی پیش نخواهد آمد. در قدیم، برخی در مورد تحقیق روی اجساد ابراز نگرانی می‌کردند، اما دیری نگذشت که این نگرانی از میان رفت. گمان نمی‌کنم زمانی‌که با اطلاعات صحیح و موضوع کمک به حال بیماران مواجهیم، جای بحث و اختلاف پیش بیاید.»
مؤسسه «ویک فورست» Forest Wake و غالب کارشناسان فکر نمی‌کنند که تا سال‌ها یا حتی دهه‌های دیگر شاهد تولید اندام‌های سه‌بعدی مناسب جهت پیوند باشیم. درعوض معتقدند که گام بعدی تولید بخش‌هایی از بافت است که می‌تواند در بازسازی کبد و دیگر اندام‌های آسیب‌دیده کمک‌کننده باشد.
پرینتر زیستی «نووجن ام‌ام‌ایکس» آن‌قدر کوچک است که در یک کابینت جا می‌شود
مورفی که امیدوار است ارگانوو در پنج سال آینده آماده آزمایش‌های بالینی شود، می‌گوید: «بسیار امیدوارم و مشتاقیم که بتوانیم بافت‌ها را جهت پیوند کنار هم قرار دهیم.»
یقیناً هرگونه کاربرد بافت‌های پرینت‌شده سه‌بعدی به مجوز «اداره غذا و داروی» آمریکا نیاز دارد و روند بررسی این اداره ممکن تا یک دهه به طول بینجامد. تا آن زمان، ایده این‌که یک جراح، کلیه‌ای سه‌بعدی را درون یک بیمار قرار دهد ممکن است عجیب به نظر نیاید. اما ازطرف‌دیگر، این فناوری به‌شدت روبه‌رشد ممکن است معضلات اخلاقی تازه‌ای به‌وجود آورد.
مایک تیش سردبیر جهان پرینترهای سه‌بعدی می‌نویسد: «مسائل اخلاقی مسلماً شبیه نگرانی‌هایی است که در گذشته نیز داشته‌ایم. بسیاری از اکتشافات و پیشرفت‌های قابل‌ملاحظه در علم پزشکی با مقاومت اخلاقی عده‌ای مواجه شده‌اند. نمونه‌اش را در خصوص پیوند اعضا و سلول‌های بنیادی می‌بینیم. آیا این تنها ثروتمندانند که می‌توانند از این فناوری جدید بهره ببرند؟ آیا با این کار در کار خدا دخالت کرده‌ایم؟ با همه این تفاسیر، نجات دادن جان انسان‌ها همه این مسائل و مخالفت‌ها را به کناری خواهد زد.»