به گزارش ایسنا و به نقل از وبسایت رسمی موسسه ویس(Wyss)، بسیاری از افراد، نشانه‌های برجسته کووید-۱۹ مانند از دست دادن حس بویایی و چشایی و دشواری تنفس را تجربه کرده‌اند اما ۶۰ درصد از افراد مبتلا به کووید-۱۹، نشانه‌های گوارشی مانند تهوع، اسهال، و معده درد را گزارش داده‌اند. بررسی دقیق تعامل میان ویروس و بافت روده در انسان، دشوار است. اگرچه مدل‌های حیوانی، سودمند هستند اما نحوه واکنش اندام‌های انسان نسبت به عفونت ناشی از عوامل بیماری‌زا را به طور کامل منعکس نمی‌کنند و درک کنونی ما در مورد نحوه تاثیر کروناویروس بر روده را محدود می‌سازند.

گروهی از پژوهشگران مهندسی بیونیک در موسسه ویس(Wyss) متعلق به "دانشگاه هاروارد"(Harvard University) برای برطرف کردن این مشکل، از یک تراشه روده انسان استفاده کردند که پیشتر در همین دانشگاه، برای بررسی ابتلا به کروناویروس و درمان احتمالی آن ابداع شده است. آنها تراشه روده را با کروناویروسی موسوم به "NL۶۳" آلوده کردند که به سرماخوردگی منجر می‌شود و مانند سارس-کوو-۲، از گیرنده "ACE۲" برای ورود به سلول‌ها استفاده می‌کند. سپس پژوهشگران، اثر داروهای گوناگونی را که برای درمان کروناویروس پیشنهاد شده‌اند، آزمایش کردند. آنها دریافتند که دارویی موسوم به "نافاموستات"(Nafamostat) می‌تواند عفونت را کاهش دهد؛ در حالی که داروی "رمدسیویر"(Remdesivir) که برای درمان کووید-۱۹ تجویز می‌شود، عفونت را کاهش نمی‌دهد و به بافت روده آسیب می‌رساند. 

این مدل پیش‌بالینی جدید را می‌توان در آینده برای شناسایی داروهایی استفاده کرد که نشانه‌های گوارشی مرتبط با سرماخوردگی و عفونت‌های کروناویروس را هدف قرار می‌دهند.

درمان عامل سمی

بیشتر بررسی‌های آزمایشگاهی عفونت کروناویروس، در ارگانوئیدها انجام می‌شود که فاقد بسیاری از ویژگی‌های بافت‌ زنده اندام‌های انسان هستند. تراشه‌های اندام، یک محیط فیزیولوژیکی را ارائه می‌دهند که تماس بافت با بافت و سایر شرایط فیزیکی را که سلول‌های اندام در بدن انسان تجربه می‌کنند، بازسازی می‌کند و این مشکل را برطرف می‌سازد. 

تراشه روده، دستگاهی به اندازه یک فلش USB است که از یک پلیمر شفاف و انعطاف‌پذیر ساخته شده و دو کانال موازی از آن عبور می‌کنند؛ یکی با سلول‌های عروق خونی انسان و دیگری با سلول‌های پوششی روده انسان. یک غشای نفوذپذیر که میان دو کانال قرار دارد، تضمین می‌کند که سلول‌ها می‌توانند به مبادله پیام‌رسان‌های مولکولی بپردازند و مواد می‌توانند از طریق روده به خون منتقل شوند و فرآیند هضم را تقلید کنند. بافت‌های تراشه روده به صورت مداوم کشیده و آزاد می‌شوند تا حرکات ناشی از انقباض‌های عضلانی در دستگاه گوارش را بازسازی کنند.

علاوه بر ACE۲، پروتئین غشایی دیگری موسوم به "TMPRSS۲" نیز در ابتلا به کروناویروس نقش دارد. پژوهشگران، میزان رمزگذاری آران‌ای پیام‌رسان هر پروتئین توسط سلول‌های تراشه روده را اندازه‌گیری کردند و دریافتند که رمزگذاری هر دو پروتئین، بسیار بیشتر از رمزگذاری آنها در ارگانوئیدهای روده انسان است. همچنین پژوهشگران، همه سلول‌های مولکول‌های آران‌ای را مورد بررسی قرار دادند و تایید کردند که تراشه، سلول‌های موجود در روده انسان از جمله سلول‌های بنیادی، "سلول‌های جامی"(Goblet cells) و "سلول‌های جاذب روده"(intestinal absorptive cells) را در بر دارد.

پژوهشگران در مرحله بعد، NL۶۳ را به کانالی که با سلول‌های روده پوشانده شده بود، وارد کردند و به مشاهده نتیجه آن پرداختند. تراشه روده، نشانه‌های عفونت را نشان داد؛ لایه سلول‌های روده نشت کرد زیرا اتصالات میان آنها توسط ویروس به خطر افتاد. پژوهشگران برای درمان عفونت، نافاموستات را در کانالی که با سلول‌های رگ خونی پوشانده شده بود، به کار بردند تا از تزریق دارو به انسان تقلید کنند. نافاموستات، یک مهارکننده شناخته شده "پروتئازها" (Proteases) است. پروتئازها، گروهی از پروتئین‌ها هستند که "TMPRSS۲" را نیز در بر دارند. اگرچه تجویز نافاموستات توانست مقدار ویروس موجود در تراشه روده را ۲۴ ساعت پس از عفونت، به طور قابل توجهی کاهش دهد اما یکپارچگی اتصالات میان سلول‌ها را بازیابی نکرد.

سپس پژوهشگران، آزمایش مشابهی را با استفاده از رمدسیویر انجام دادند که مجوز استفاده اضطراری را از "سازمان غذا و داروی آمریکا" (FDA) برای درمان کووید-۱۹ دریافت کرده است. آنها در کمال تعجب دریافتند که رمدسیویر، میزان ویروس را در تراشه روده کاهش نمی‌دهد، به سلول‌های کانال رگ خونی آسیب می‌رساند و باعث می‌شود که این سلول‌ها تقریبا به طور کامل از دیواره کانال جدا شوند.

"گیریا گویال"(Girija Goyal)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: ما از دیدن اینکه رمدسیویر چنین اثر سمی واضحی را برای بافت عروقی در تراشه روده نشان می‌دهد، شگفت‌زده شدیم. نشانه‌های گوارشی پیشتر در آزمایش‌های بالینی رمدسیویر گزارش شده بود و این مدل اکنون دریچه‌ای‌ را به سوی علل زمینه‌ای این نشانه‌ها به روی ما می‌گشاید. همچنین می‌تواند به ما در درک بهتر اثربخشی و سمی بودن سایر داروهای مشابه کمک کند.

تصویر کامل‌تری از سلامت روده انسان

پژوهشگران پس از اثبات این که تراشه روده می‌تواند تعامل میان ویروس‌ها، داروها و روده را با موفقیت مدل‌سازی کند، داروهای دیگری را آزمایش کردند که از میان آنها می‌توان به "تورمیفن"(Toremifene)، "نلفیناویر"(Nelfinavir)، "کلوفازیمین"(Clofazimine) و "فنوفیبرات"(Fenofibrate) اشاره کرد. همه این داروها در آزمایش‌ها نشان داده‌اند که می‌توانند کروناویروس و سایر ویروس‌ها را مهار کنند. در میان این داروها، تنها تورمیفن بود که اثری مشابه با نافاموستات در کاهش بار ویروسی NL۶۳ نشان داد.

از آنجا که سیستم ایمنی با عوامل بیماری‌زا و داروها به واسطه واکنش التهابی تعامل دارد، پژوهشگران ترکیبی از سلول‌های ایمنی انسان موسوم به "سلول‌های تک هسته‌ای خون محیطی"(PBMCs) را برای بررسی این فرآیند، به کانال عروق خونی تراشه روده وارد کردند. آنها دریافتند که تعداد بیشتری از سلول‌های تک هسته‌ای خون محیطی در تراشه‌های آلوده به NL۶۳ وجود دارد. همچنین پژوهشگران مشاهده کردند که عفونت NL۶۳، به ترشح چندین سیتوکین التهابی منجر می‌شود که به بدن سیگنال می‌دهند تا سلول‌های ایمنی را به محل عفونت جذب کند.

درمان تراشه با نافاموستات پیش از افزودن ویروس و سلول‌های تک هسته‌ای خون محیطی، ترشح برخی از سیتوکین‌ها را کاهش داد اما نتوانست آسیب عروق خونی را کاهش دهد و واکنش التهابی را به طور کامل سرکوب کند. در هر حال، پیش‌درمان با نافاموستات، تولید یک پروتئین ضد میکروبی موسوم به "لیپوکالین۲"(LCN۲) را افزایش داد. این بدان معناست که لیپوکالین۲ می‌تواند در واکنش سلولی نسبت به عفونت‌های کروناویروس نقش داشته باشد.

"دون اینگبر"(Don Ingber)، از پژوهشگران این پروژه گفت: این پژوهش نشان می‌دهد که با استفاده از تراشه روده به عنوان یک مدل بالینی، می‌توانیم تعامل پیچیده میان سلول‌ها، عوامل بیماری‌زا و داروها را در روده انسان کشف کنیم. ما امیدواریم که این پژوهش در تلاش‌های پیوسته برای درک بهتر اثرات کروناویروس و شناسایی داروهایی که می‌توانند برای مقابله با همه‌گیری‌های ویروسی در آینده استفاده شوند، سودمند باشد.

این پژوهش، در مجله "Frontiers in Pharmacology" به چاپ رسیده است.