ارائه یک مدل جدید از شبکیه که از سیستم بصری انسان تقلید می‌کند

با همکاری دو موسسه تحقیقاتی، آزمایشگاه روی تراشه‌ای ساخته شده که قابلیت شبیه‌سازی شبکیه‌ی چشم انسان را روی تراشه دارد.

بیماری‌های شبکیه یکی از دلایل اصلی اختلال بینایی و نابینایی در سراسر جهان است. شبکیه که در پشت ما قرار دارد، یک لایه حساس به نور است که نقش مهمی در نحوه دیدن ما دارد. این بخش نور را ضبط می‌کند و آن را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کرده که مغز ما به‌عنوان یک تصویر آن را تفسیر می‌کند. شبکیه انسان دارای لایه‌های زیادی با ویژگی‌های پیچیده است که هر یک عملکرد خاص را ارائه می‌دهند. به‌عنوان مثال، سلول‌های گیرنده در شبکیه برای بینایی شب و رنگ بسیار مهم هستند، در حالی که سلول‌های اپیتلیال مواد مغذی و فاکتورهای رشد، برای بینایی ضروری هستند.

محققان انستیتوی فناوری شیمیایی (ICT) با همکاری انستیتوی فناوری هند، ابزاری به‌نام شبکیه بر روی را توسعه داده‌اند، مدلی که برای تقلید از ساختار و عملکرد شبکیه طراحی شده است.

شبکیه بر روی تراشه ابزاری قوی برای مطالعه بیماری‌های شبکیه فراهم می‌کند. این مدل اجزای سلولی شبکیه، به طور خاص بخش نوری گیرنده‌ها و سلول‌های اپیتلیال را روی تراشه شبیه‌سازی می‌کند. آن‌ها از فناوری میکروسیالی برای رشد سلول‌ها در شرایط کنترل شده استفاده کردند.

دستگاه میکروسیالی، وسیله‌ای مینیاتوری است که برای مهار و دستکاری حجم‌های کوچک مایعات در مقیاس میکرولیتر، در کانال‌هایی با عرض یک صدم ضخامت موهای انسان طراحی شده است. دستگاه میکروسیالی که در مطالعه حاضر طراحی شده است به اتاق‌ها یا محفظه‌هایی تقسیم می‌شود و امکان تفکیک و دستکاری مواد مختلف در دستگاه را فراهم می‌کند. یک دستگاه میکرسیالی محیطی کنترل شده برای مطالعه پدیده‌های مختلف زیستی و شیمیایی فراهم می‌کند. این دستگاه تازه توسعه یافته امکان رشد سلول‌های مختلف شبکیه را در کنار هم و شبیه‌سازی فعالیت‌ها، مکانیک و پاسخ‌های فیزیولوژیکی شبکیه انسانی را فراهم می‌کند.

تحقیقات قبلی برای آزمایش روش‌های درمانی برای بیماری‌های شبکیه شامل آزمایش روی حیوانات است. علاوه بر داشتن محدودیت‌های اخلاقی در استفاده از حیوانات به عنوان مدل، نتایج نادرست نیز به‌عنوان مانع کار محققان بوده است، زیرا شبکیه حیوانات از شبکیه انسان کوچکتر است. این مدل تازه توسعه یافته شبکیه بر روی تراشه یک جایگزین مؤثر برای مدل‌های موجود برای مطالعه بیماری‌های شبکیه فراهم می‌کند و به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا پاسخ شبکیه به داروهای مختلف را کارآمدتر آزمایش کنند.

محققان این تراشه میکروسیالی را با استفاده از دو لایه پلی دی متیل سیلوکسان به هم پیوسته ساختند. آن‌ها اثربخشی این دستگاه را در کشت انواع مختلف سلول‌های شبکیه را ارزیابی کردند و آن را به دلیل پارامترهای سیال خود، مانند افت فشار و سرعت جریان، از نظر محاسباتی تأیید کردند.

محققان سلول‌های شبکیه‌ای به‌نام سلول‌های پیشرو را شناسایی کردند که می‌توانند به انواع مختلف سلول تبدیل شوند. چند محفظه در دستگاه به فاکتورهای رشد آزاد شده توسط سلول‌های اپیتلیال اجازه می‌دهد تا به سلول‌های پیشرو برسند تا آن‌ها به سلول‌های نوری گیرنده تبدیل شوند.

این دستگاه میکروسیالی جدید به طور بالقوه می‌تواند تحولات دارویی را که اختلالات شبکیه را هدف قرار می‌دهد بهبود بخشد که به دلیل پیری و سایر بیماری‌ها ممکن است، رخ دهد.

این مدل همچنین می‌تواند برای شبیه‌سازی بیماری‌های مختلف شبکیه استفاده شود. علاوه بر این، این دستگاه در آزمایشات بالینی برای ارزیابی داروهای جدید شبکیه کاربرد بالقوه دارد.

ثابت شده است که فناوری میکروسیالی با کمک اندام‌های مصنوعی که عملکردهای یک اندام واقعی را شبیه‌سازی می‌کند، نتایج امیدوارکننده‌ای در تحولات دارویی به همراه داشته باشد. محققان پیش‌بینی می‌کنند که این فناوری برای تسریع در توسعه روش‌های درمانی شبکیه بدون محدودیت‌های احتمالی در مورد استفاده از مدل‌های حیوانی، توجه گسترده ای را به خود جلب کند.