دستاورد نویدبخش دانشمند ایرانی: بازگرداندن بینایی با قرنیه زیست‌مهندسی‌شده

بیش از ۱۲ میلیون نفر در سراسر دنیا به دلیل بیماری یا آسیب به قرنیه (لایه‌ی شفاف بیرونی چشم) نابینا هستند. پزشکان می‌توانند با پیوند زدن قرنیه‌ی فردی که به‌تازگی فوت شده، بینایی را به افراد نابینا برگردانند، بااین‌حال تقاضا به حدی بالا است که تقریباً تنها یک نفر از هر ۷۰ نفر پیوند قرنیه دریافت می‌کند.

آن‌طور که وایرد می‌نویسد، نیاز به پیوند قرنیه در کشورهایی نظیر ایران و هند که در حال توسعه‌ی اقتصادی هستند، بیشتر از سایر نقاط است. در چنین کشورهایی به دلیل نبود بانک ذخیره‌ی قرنیه‌ی چشم با محفظه‌های سرد ویژه، کمبود شدید قرنیه حس می‌شود. بدون دسترسی به تجهیزات ویژه،‌ قرنیه‌ای که برای پیوند زدن در نظر گرفته شده است باید در عرض پنج تا هفت روز استفاده شود.

ایسن آکپک، استاد چشم‌پزشکی در دانشگاه جانز هاپکینز، می‌گوید: «دلیل سخت بودن انجام پیوند قرنیه در این مناطق، این است که قرنیه‌ها قبل از پیوند زده شدن توسط پزشک منقضی می‌شوند. احداث بانک چشم به دلیل نیاز به یک زنجیره‌ی سرد، بسیار پرهزینه است.»

در همین راستا پژوهشگرانی در سوئد با اتکا بر دانش مهندسی زیستی، قرنیه‌ی ویژه‌ای ازطریق کلاژن خالص‌شده‌ی برگرفته از پوست خوک ساخته‌اند که مشابه پروتئین موجود در قرنیه‌ی انسان است. قرنیه‌های زیست‌مهندسی‌شده را می‌توان خیلی راحت‌تر دردسترس قرار داد و این قرنیه‌ها ممکن است نسبت‌ به بافت عادی چشم ماندگاری بیشتری داشته باشند.

قرنیه‌ی ساخته‌شده توسط پژوهشگران سوئدی، در یک کارآزمایی کوچک توانست بینایی ۲۰ فردی را که به دلیل ابتلا به قوز قرنیه نابینا بودند یا از اختلال بینایی رنج می‌بردند، بازیابی کند یا بهبود دهد.


مهرداد رفعت، مدرس ارشد مهندسی پزشکی در دانشگاه لینشوپینگ سوئد، می‌گوید:‌ «ما فکر می‌کنیم که امکان شخصی‌سازی و تولید انبوه این قرنیه‌ها برخلاف قرنیه‌ی اهدایی از سوی سایر انسان‌ها وجود دارد. قرنیه‌های اهدایی معمولاً کیفیت خوبی ندارند چون غالبا از بیماران فوت‌شده‌ی سالخورده تهیه می‌شوند.» رفعت بنیان‌گذار شرکت LinkoCare Life Sciences است؛ این شرکت قرنیه‌های زیست‌مهندسی‌شده‌ای را که در مطالعه‌ی اخیر استفاده شدند تولید کرد.

به گفته‌ی مهرداد رفعت، شخصی‌سازی‌های زیادی می‌توان روی قرنیه‌ها انجام داد بااین‌حال به‌طور مشخص می‌توان ابعاد و ضخامت آن‌ها را اصلاح کرد تا با چشم بیمار و نوع بیماری‌ای که فرد با آن دست‌و‌پنجه نرم می‌کند سازگاری پیدا کنند.

پژوهشگران سوئدی برای ساخت قرنیه‌ی موردبحث مولکول‌های کلاژن را از پوست خوک جدا و تمامی اجزای بیولوژیکی دیگر بافت را تفکیک کردند. پژوهشگران برای افزایش استحکام فیبرهای کلاژن در بین آن‌ها پیوند برقرار کردند و سپس فیبرها را در کنار هم قرار دادند تا نوعی داربست هیدروژلی با تقلید از قرنیه‌ی انسان ایجاد شود.

در پیوند قرنیه با استفاده از اهداکننده‌ی انسانی، جراح باید بافت آسیب‌دیده‌ی فرد گیرنده را به‌طور کامل بردارد. این عمل جراحی با استفاده از تجهیزات پزشکی گران‌قیمتی انجام می‌شود که در بسیاری از نقاط دنیا دردسترس نیستند. در مطالعه‌ی اخیر، پژوهشگران سوئدی شکافی کوچک در چشم بیمار ایجاد کردند و قرنیه‌ی زیست‌مهندسی‌شده را روی قرنیه‌ی فعلی آن‌ها قرار دادند. این کار باعث شد استفاده از قرنیه‌ی زیست‌مهندسی‌شده روش ساده‌تری باشد.

مهرداد رفعت می‌گوید او و اعضای تیمش کارآزمایی را در کشورهای هند و ایران روی افراد مبتلا به قوز قرنیه انجام داده‌اند. در این بیماری، قرنیه که در حالت عادی گرد است به تدریج نازک و به سمت بیرون برآمده می‌شود و شکلی شبیه مخروط پیدا می‌کند. قوز قرنیه باعث تاری و تحریف دید می‌شود و ممکن است در گذر زمان فرد را نابینا کند. بیماری قوز قرنیه ۲٫۳ درصد از جمعیت هند (معادل ۳۰ میلیون نفر) و ۴ درصد از جمعیت ایران (معادل ۳٫۴ میلیون نفر) را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

اگر قبل از این‌که قرنیه به‌شدت زخم و دچار تغییر حالت شود پزشکان بتوانند ابتلای فرد به بیماری قوز قرنیه را تشخیص دهند، می‌توان با استفاده از لنزهای تماسی ویژه و روشی به نام جراحی کراس‌لینکینگ، بینایی را حفظ کرد. در این روش از نور فرابنفش برای تقویت قرنیه و کاهش پیشرفت بیماری استفاده می‌شود. پژوهشگران سوئدی در مطالعه‌ی اخیر افرادی را انتخاب کردند که به دلیل ناراحتی و درد چشم، امکان بهبود وضعیت آن‌ها ازطریق لنزهای سفارشی وجود نداشت.

پس از عمل پیوند، پژوهشگران به مدت دو سال روی افراد داوطلب نظارت انجام دادند و نتیجه گرفتند که قرنیه‌ی مصنوعی بی‌خطر است و توانسته ضخامت و انحنای قرنیه‌ی طبیعی فرد بیمار را بازیابی کند.

قبل از انجام عمل جراحی ۱۴ نفر از ۲۰ نفری که در کارآزمایی شرکت کردند نابینا بودند و سایر افراد با اختلال بینایی دست‌و‌پنجه نرم می‌کردند. دو سال بعد، سه نفر از افرادی که تا قبل از عمل جراحی نابینا بودند به‌لطف ترکیبی از قرنیه‌های زیست‌مهندسی‌شده و استفاده از لنز تماسی یا عینک، بینایی خود را به‌طور کامل (۲۰/۲۰) بازیابی کردند. در رابطه‌ با بقیه‌ی افراد، در گروه هندی‌ها که از لنز تماسی استفاده کردند بینایی به میانگین ۲۰/۲۶ بهبود پیدا کرد و پژوهشگران در ایرانی‌هایی که از عینک استفاده کردند شاهد بهبود بینایی به میانگین ۲۰/۵۸ بودند.
سخنگوی آکادمی چشم‌پزشکی آمریکا: این دستاورد بسیار چشم‌گیر است

کریستوفر استار، چشم‌پزشک در کالج پزشکی جون و سنفرد وایل دانشگاه کرنل و سخنگوی آکادمی چشم‌پزشکی ایالات متحده، می‌گوید با وجود کوچک بودن کارآزمایی اخیر، نتایج حاصل از آن امیدوارکننده است: «دستاوردهای بینایی بعد از عمل جراحی بسیار چشم‌گیر بود و اگر بهتر از تکنیک‌های سنتی پیوند قرنیه نباشد قطعاً بدتر نیست.»

استار می‌گوید بیمارانی که با این روش جدید درمان شدند درمقایسه‌با بیمارانی که برای آن‌ها از تکنیک سنتی پیوند قرنیه استفاده می‌شود به قطره‌های چشمی کمتر نیاز داشتند و به‌مدت کوتاه‌تری داروهای سرکوب‌کننده‌ی سیستم ایمنی بدن دریافت کردند.

تلاش‌های دیگری نیز برای پیوند قرنیه صورت گرفته است. امروزه نمونه‌های مصنوعی قرنیه که با پلاستیک ساخته شده‌اند نیز موجودند، اما صرفاً زمانی استفاده می‌شوند که بیمار یک یا چند عمل ناموفق اهدای قرنیه سپری کرده باشد. ازآنجاکه قرنیه‌ها پلاستیکی‌اند، مانند بافت انسانی در چشم بیمار ادغام نمی‌شوند و همین موضوع خطر عفونت را بالا می‌برد.

کریستوفر استار می‌گوید ادغام زیستی همواره چالش بزرگی بوده است: «بدون ادغام زیستی مناسب، احتمال این‌ که باکتری به درون چشم راه یابد و عفونتی نادر ولی فاجعه‌بار به نام اندوفتالمیت ایجاد کند بسیار بیشتر می‌شود. عفونت اندوفتالمیت در اغلب مواقع فرد را به‌صورت دائمی و غیرقابل‌برگشت نابینا می‌کند.»

بدن انسان به‌طور طبیعی به عضوی که پیوند زده می‌شود به‌عنوان عضو خارجی نگاه می‌کند و آن را هدف حمله قرار می‌دهد. این مکانیسم بدن برای هر نوع عمل پیوند، مشکل‌ساز است. کریستوفر استار می‌گوید که احتمالاً خطر پس زده شدن قرنیه‌ی زیست‌مهندسی‌شده توسط بدن کمتر است، چون این قرنیه از روی سلول‌های زنده ساخته شده است.

با همه‌ی مزایای ارائه‌شده، فرایند قرار دادن یک قرنیه‌ی زیست‌مهندسی‌شده‌ روی قرنیه‌ی عادی انسان (به جای برداشتن قرنیه‌ی آسیب‌دیده) یک‌سری محدودیت‌ها دارد. آکپک می‌گوید که احتمالاً این روش نمی‌تواند موارد بسیار شدید قوز قرنیه را که به کدر شدن قرنیه منتهی می‌شود درمان کند: «با قرار دادن یک لایه‌ی شفاف روی قرنیه، این بخش از چشم تقویت، ضخیم و صاف می‌شود، اما امکان درمان کردن قرنیه‌ی کدرشده که مرحله‌ی پیشرفته‌ی قوز قرنیه است وجود ندارد.» آسپک می‌گوید که احتمالاً برای جوابگو بودن روش جدید در این دست از بیماران باید قرنیه‌ی آسیب‌دیده برداشته شود. متأسفانه این کار نیازمند آموزش و فناوری ویژه‌ای است که در بسیاری از مناطق امکان دسترسی به آن‌ها وجود ندارد.

آسپک در ادامه می‌گوید پیوند در ابتدا نیازمند تشخیص بیماری قرنیه است. تشخیص بیماری در مناطق کم‌درآمد که مردم به متخصصان چشم دسترسی ندارند دشوارتر است. آسپک می‌گوید مشکل اصلی فقر است و قرنیه‌ی جدید توانایی حل این مشکل را ندارد. بااین‌حال اگر قرنیه‌ای زیست‌مهندسی‌شده ارزان‌تر و قابل‌دسترس‌تر از قرنیه‌ی فرد اهداکننده باشد، می‌تواند بینایی را به افراد بیشتری برگرداند.

شرکت بنیان‌گذاری‌شده به‌دست مهرداد رفعت قصد دارد کارآزمایی بزرگ‌تری را با حضور افرادی که به مرحله‌ی پیشرفته‌تری از بیماری مبتلا هستند آغاز کند. این شرکت همچنین به‌دنبال آزمودن قرنیه‌ی زیست‌مهندسی‌شده در افرادی است که به سایر بیماری‌های قرنیه مبتلا هستند.

فعلاً مشخص نیست که قرنیه‌ی زیست‌مهندسی‌شده پس از پیوند تا چه مدت دوام می‌آورد. قرنیه‌های اهدایی از سوی افراد متوفی می‌توانند ۱۰ سال یا بیشتر فعالیت کنند. رفعت می‌گوید: «هدف ما داشتن ایمپلنتی دائمی است.»