در جامعه سالخورده ما، درمان مشکلات مفصلی اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. برای انجام این کار، آسیب غضروف باید قابل ترمیم شود. اما تا کنون ثابت شده است که بازسازی ساختار داخلی پیچیده غضروف غیرممکن است. پروفسور Jos Malda اکنون یک کمک هزینه پیشرفته ERC 2.5 میلیون یورویی برای شکستن این کد دریافت کرده است.

بیولوژی و فناوری را با هم ترکیب کنید

جوس مالدا در طول زندگی حرفه ای خود به رابط بین زیست شناسی و فناوری توجه داشته است. او از تحصیل در رشته مهندسی فرآیندهای زیستی در واگنینگن به کرسی استادی بیوفابریکاسیون در پزشکی احیاکننده ترجمه در اوترخت رسید. در اینجا، در مرکز پزشکی احیا کننده اوترخت، او سال ها بر چاپ و بازسازی سلول ها و بافت ها تمرکز کرده است. جوس: با غضروف شروع شد، زیرا به نظر نسبتاً ساده و بدون عروق خونی و اعصاب بود. اما معلوم می شود که بسیار پیچیده است، زیرا ساختار خاصی دارد.

غضروف به دلیل ساختار قوس دار بافتی چالش برانگیز است

غضروف حاوی سلول های کمی است، اما مقدار زیادی کلاژن در یک ساختار قوسی شکل.

این طاق‌ها استحکام می‌دهند و می‌توانند بسیار مقاومت کنند، درست مانند اشکال مشابه در پل‌های قدیمی یا ساختمان‌های معروف آنتونی گائودی.

پروفسور جوس مالدا

از آنجایی که غضروف سلول های کمی دارد، ترمیم از طریق فرآیندهای خود بدن دشوار است و راه حل عمدتاً در تغییر شکل قوس های غضروفی است. راه‌هایی برای ترمیم غضروف وجود دارد، اما کلاژن را در جهت تصادفی رها می‌کنند. این مدت طولانی نیست و تضمین می کند که همیشه یک درز با بافت سالم وجود دارد.

کمک مالی معتبر برای درک غضروف

2.5 میلیون یورویی که جوس مالدا اکنون از شورای تحقیقات اروپا، بزرگترین کمک هزینه فردی در اروپا دریافت می کند، در نظر گرفته شده است تا یک بار برای همیشه بفهمد که این قوس های غضروفی چگونه به وجود می آیند، و چگونه می توانیم آن را برای درمان های ترمیمی بازسازی کنیم. نکته مهم در مورد این کمک هزینه پیشرفته ERC این است که آزادی زیادی می دهد. ما یک برنامه کامل داریم، اما اگر نتایج نشان دهد که باید رویکردمان را اصلاح کنیم، می‌توانیم.»

یادگیری از مدل ها و حیوانات

یکی از اولین گام‌های این پروژه، ایجاد مدل غضروف «ارگان روی تراشه» خواهد بود. این یک مدل کوچک است که در آن قطعات غضروف را می توان با جزئیات زیاد مطالعه کرد. Jos: “ما می توانیم تنظیمات بسیار کوچکی را در چنین مدلی انجام دهیم، به عنوان مثال در تغییر بارگذاری مکانیکی یا با افزودن برخی مواد. نحوه واکنش بافت به ما گام به گام به ما می آموزد که چه چیزی برای رشد غضروف مهم است.

مرحله مهم دیگر در دانشکده دامپزشکی در دانشگاه اوترخت است. جوس توضیح می دهد: “من بیش از پانزده سال است که غضروف را از مفاصل پستانداران مختلف جمع آوری می کنم.” با اسب ها و سگ ها شروع شد، اما بعد از اینکه فرصتی برای بررسی فیلی که در باغ وحش مرده بود را داشتم، شروع کردم به نگاه گسترده تر. حالا من انتخاب های گسترده ای در کشو دارم، از زرافه ها و کانگوروها گرفته تا اورکاها و نهنگ های اسپرم.”

هر حیوان یک قطعه پازل است

آن مجموعه از حیوانات – همه مرگ‌های تصادفی – اکنون به یک معدن طلا تبدیل شده است. ما می توانیم تفاوت غضروف را به یک سبک زندگی متفاوت مرتبط کنیم. حیواناتی که در آب شنا می کنند بار کاملا متفاوتی را نسبت به حیوانات خشکی که در حال پیاده روی هستند تجربه می کنند و مفاصل و غضروف ها این را نشان می دهد. برای مثال، پستانداران دریایی فاقد آن قوس های مشخصه هستند. این نشان می دهد که نیروهایی که در طول راه رفتن ایجاد می شود ممکن است در رشد غضروف نقش داشته باشد. به این ترتیب ما بیشتر به سمت پاسخ گیج می شویم.

بهترین شرایط برای قوس

جوس تمام دانش به دست آمده از تحقیقات روی سایر پستانداران و مدل ها را به تخصص خود در چاپ زیستی سه بعدی – چاپ سلول ها و بافت های زنده – پیوند می دهد. ما می‌توانیم کارهای زیادی با چاپگرهای زیستی خود انجام دهیم. اما برای اطمینان از اینکه چنین چاپی در نهایت موفقیت آمیز است و به خوبی با بقیه غضروف ها ادغام می شود، باید جنبه های تکنولوژیکی قوس های چاپ را با سیگنال های بیولوژیکی ترکیب کنیم.

چشم اندازی از یک مفصل انعطاف پذیر

هدف نهایی این دانش ایجاد درمان های بهتر برای انسان و حیوانات است. جوس در پایان می‌گوید: «اگر بتوانیم غضروف را بهتر بازسازی کنیم و ترمیم‌ها به درستی در بقیه مفصل ادغام شود، مفاصل برای مدت طولانی‌تری سالم می‌مانند. یک سیستم اسکلتی عضلانی سالم به طور فزاینده ای برای پیری سالم اهمیت پیدا می کند. به خصوص در حال حاضر که ما در درمان سایر بیماری ها مانند بیماری های قلبی عروقی و سرطان بهتر شده ایم و افراد مسن عمر طولانی تری دارند.