شفاف‌سازی اندام‌های بدن برای تهیه نقشه ۳بعدی آنها

رمزگشایی پیچیدگی ساختاری اندام‌های انسان، همیشه یک چالش بزرگ بوده زیرا فناوری‌های لازم برای به تصویر کشیدن آنها در سطح سلولی وجود ندارند. پیشرفت‌های اخیر در شفاف‌سازی بافت‌ها، به پژوهشگران امکان داد تا نخستین بینش سلولی را از اندام‌های موش به صورت سه‌بعدی به دست بیاورند اما این روش‌ها، برای اندام‌های انسانی عملی نیستند.

اندام‌های انسانی معمولا به خاطر تجمع مولکول‌های حل‌نشدنی از جمله کلاژن داخل بافت‌ها سفت هستند؛ مواد شفاف‌کننده قدیمی که برای شفاف‌سازی اندام‌های موش به کار می‌روند، کارآیی لازم را روی اندام‌های انسان به خصوص انسان بزرگسال ندارند.

دکتر “شان ژائو”(Shan Zhao)، دانشجوی موسسه پژوهشی “هلمهولتز زنتروم”(Helmholtz Zentrum) آلمان و نویسنده ارشد این پژوهش گفت: ما مجبور شدیم رویکرد خود را به طور کامل تغییر دهیم و آن را از ابتدا آغاز کنیم تا مواد شیمیایی جدیدی برای شفاف‌سازی اندام‌های انسانی بیابیم.

پژوهشگران پس از انجام آزمایش‌های طاقت‌فرسا، شفاف‌کننده‌ای موسوم به “CHAPS” را کشف کردند که می‌تواند سوراخ‌های کوچکی را در سراسر اندام‌های انسانی ایجاد کند. CHAPS، امکان نفوذ محلول‌های دیگر را به اندام‌های ضخیم انسان و تبدیل آنها به یک ساختار شفاف فراهم می‌کند.

این گروه پژوهشی توانستند پس از پیوند اندام انسان‌هایی که از دنیا رفته بودند، بر چالش‌های تصویربرداری از اندام و تحلیل داده‌های گسترده حاصل از آن غلبه کنند. آنها ابتدا یک میکروسکوپ لیزری ابداع کردند که ظرفیت بالایی دارد و می‌تواند از اندام‌های انسانی که به بزرگی کلیه هستند، تصویربرداری کند. پژوهشگران در مرحله دوم کار خود، الگوریتم‌های مبتنی بر یادگیری ماشینی را ابداع کردند تا صدها میلیون سلول را به صورت سه‌بعدی مورد ارزیابی قرار دهند.

پژوهشگران باور دارند که این فناوری موسوم به “شانل”(SHANEL) می‌تواند یک فناوری کلیدی برای نقشه‌برداری از اندام‌های انسان در آینده نزدیک باشد.

این پژوهش، در مجله “Cell” به چاپ رسید.