تصور کنید پیش از آنکه پزشک یک داروی ضدسرطان را برای بیمار تجویز کند، بتواند ابتدا اثر آن را روی یک «نسخه کوچک و زنده» از تومور همان بیمار در آزمایشگاه بررسی کند. چند دارو، چند ترکیب درمانی و چند پاسخ متفاوت؛ همه پیش از آنکه بیمار وارد یک مسیر درمانی طولانی، پرهزینه و گاه همراه با عوارض قابل‌توجه شود.

این ایده دیگر صرفاً متعلق به داستان‌های علمی‌تخیلی نیست. ارگانوئیدهای سرطان یکی از فناوری‌هایی هستند که پژوهشگران امیدوارند بتوانند با کمک آنها فاصله میان آزمایشگاه و درمان واقعی بیمار را کاهش دهند.

ارگانوئید چیست؟

ارگانوئیدها ساختارهای سه‌بعدی کوچکی هستند که از سلول‌های بنیادی یا سلول‌های یک بافت و در برخی موارد مستقیماً از سلول‌های تومور بیمار در شرایط آزمایشگاهی ایجاد می‌شوند. این ساختارها برخلاف کشت‌های سلولی دوبعدی معمول، می‌توانند بخشی از سازمان‌یافتگی، رفتار و ویژگی‌های زیستی بافت اصلی را بازسازی کنند. وقتی سلول‌های یک تومور سرطانی برای ساخت ارگانوئید استفاده می‌شوند، پژوهشگران می‌توانند مدلی ایجاد کنند که برخی ویژگی‌های تومور اولیه را حفظ می‌کند؛ مدلی که می‌توان آن را در آزمایشگاه رشد داد، بررسی کرد و در معرض داروهای مختلف قرار داد.

به زبان ساده، می‌توان گفت:

به جای اینکه فقط سلول‌های سرطان را در یک ظرف آزمایشگاهی مطالعه کنیم، تلاش می‌کنیم بخشی از معماری و رفتار تومور را نیز بازسازی کنیم.

و همین موضوع، ارگانوئیدها را به ابزاری بسیار جذاب برای تحقیقات سرطان تبدیل کرده است.

چرا سرطان سینه به چنین فناوری‌ نیاز دارد؟

یکی از مهم‌ترین واقعیت‌ها درباره سرطان سینه این است که سرطان سینه یک بیماری واحد نیست. تومورها می‌توانند از نظر ویژگی‌های مولکولی، تغییرات ژنتیکی، گیرنده‌های سلولی و مسیرهای فعال درون سلول با یکدیگر تفاوت داشته باشند. حتی دو بیمار که در ظاهر به یک نوع سرطان سینه مبتلا هستند، ممکن است پاسخ کاملاً متفاوتی به یک دارو نشان دهند. بنابراین، رویکرد «یک دارو برای همه بیماران» همیشه نمی‌تواند بهترین پاسخ را ایجاد کند. اینجاست که مفهوم پزشکی شخصی‌سازی‌شده اهمیت پیدا می‌کند؛ یعنی درمانی که تا حد امکان بر اساس ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد تومور هر بیمار انتخاب شود.

آیا می‌توان دارو را روی تومور خود بیمار امتحان کرد؟

یکی از جذاب‌ترین کاربردهای ارگانوئیدهای مشتق‌شده از بیمار، همین ایده است. سلول‌های تومور بیمار می‌توانند در شرایط مناسب برای ایجاد یک ارگانوئید مورد استفاده قرار گیرند. سپس پژوهشگران می‌توانند این مدل را در معرض داروهای مختلف یا ترکیب‌های درمانی قرار دهند و تغییراتی مانند رشد، مرگ سلولی، تغییرات مورفولوژیک و سایر شاخص‌های پاسخ به درمان را بررسی کنند.

در چنین شرایطی، ارگانوئید می‌تواند مانند یک "آزمایشگاه کوچک برای تومور بیمار"  عمل کند. اگر یک ارگانوئید در برابر یک درمان حساس باشد و در برابر درمان دیگری مقاومت نشان دهد، این اطلاعات می‌تواند یک سرنخ مهم پژوهشی و در آینده، با تکمیل شواهد بالینی، به تصمیم‌گیری درمانی کمک کند. البته یک نکته بسیار مهم وجود دارد: نتیجه آزمایش روی ارگانوئید به‌تنهایی به معنای تجویز قطعی همان دارو برای بیمار نیست. هنوز باید نتایج این مدل‌ها در مطالعات بالینی و در کنار سایر اطلاعات پزشکی بیمار اعتبارسنجی شوند.

قدم بعدی؛ ترکیب ارگانوئید، ژنوم و هوش مصنوعی

شاید جذاب‌ترین بخش داستان در جایی آغاز شود که ارگانوئیدها با هوش مصنوعی و داده‌های ژنومی ترکیب شوند.

تصور کنید برای هر بیمار مجموعه‌ای از داده‌ها در اختیار داشته باشیم:

• اطلاعات بالینی بیمار
• ویژگی‌های ژنتیکی و مولکولی تومور
• تصاویر میکروسکوپی ارگانوئید
• ویژگی‌های سلولی و مورفولوژیک
• پاسخ ارگانوئید به داروهای مختلف

این حجم از اطلاعات می‌تواند برای الگوریتم‌های هوش مصنوعی بسیار ارزشمند باشد. هوش مصنوعی می‌تواند به دنبال الگوهایی بگردد که شاید با بررسی جداگانه هر یک از این داده‌ها به‌سادگی قابل مشاهده نباشند. برای مثال، ممکن است در آینده بتوان مدل‌هایی ساخت که بر اساس ترکیبی از ویژگی‌های ژنتیکی تومور و پاسخ ارگانوئید، احتمال پاسخ به یک درمان خاص را پیش‌بینی کنند. در این صورت، ارگانوئید دیگر فقط یک مدل آزمایشگاهی نخواهد بود؛ بلکه می‌تواند به بخشی از یک سامانه تصمیم‌یار برای پزشکی دقیق و شخصی‌سازی‌شده تبدیل شود.

اما آیا واقعاً می‌توان یک تومور را «کپی» کرد؟

اینجا باید کمی محتاط باشیم. ارگانوئیدها بسیار قدرتمندند، اما کپی کامل بدن انسان نیستند. یک تومور واقعی در بدن، تنها مجموعه‌ای از سلول‌های سرطانی نیست. سلول‌های ایمنی، رگ‌های خونی، فیبروبلاست‌ها، ماتریکس خارج‌سلولی، هورمون‌ها و سیگنال‌های مختلف بدن، و حتی ارتباط تومور با سایر اندام‌ها می‌توانند بر رفتار سرطان و پاسخ آن به درمان تأثیر بگذارند. بسیاری از این عوامل در یک ارگانوئید استاندارد یا به‌طور کامل وجود ندارند یا با پیچیدگی موجود در بدن انسان بازسازی نشده‌اند. به همین دلیل، پژوهشگران اکنون در حال توسعه نسل‌های پیچیده‌تر این فناوری هستند؛ از ارگانوئیدهای همراه با سلول‌های ایمنی گرفته تا مدل‌هایی که تلاش می‌کنند ساختارهای عروقی، محیط اطراف تومور و تعامل میان انواع مختلف سلول‌ها را بهتر بازسازی کنند. حتی مفهوم تومور-روی-تراشه و مدل‌های چندبافتی نیز در همین مسیر در حال توسعه هستند؛ فناوری‌هایی که هدف آنها ایجاد تصویری هرچه واقعی‌تر از رفتار تومور در یک محیط شبیه بدن است.

""از یک درمان برای همه به درمان متناسب با تومور من""

چشم‌انداز نهایی بسیار جذاب است. ممکن است در آینده، مسیر درمان یک بیمار تنها با بررسی نوع سرطان و چند نشانگر مولکولی تعیین نشود؛ بلکه مجموعه‌ای از اطلاعات شامل ژنوم تومور، ویژگی‌های بالینی، تصویربرداری، ارگانوئید بیمار و پاسخ آن به درمان‌های مختلف در کنار یکدیگر قرار گیرند. در چنین سناریویی، شاید پزشک بتواند پیش از انتخاب یک درمان، شواهد بیشتری درباره احتمال پاسخ تومور همان بیمار در اختیار داشته باشد. البته رسیدن به چنین آینده‌ای نیازمند استانداردسازی روش تولید ارگانوئیدها، کاهش تفاوت میان آزمایشگاه‌ها، افزایش قابلیت پیش‌بینی پاسخ دارویی و مهم‌تر از همه، انجام مطالعات بالینی گسترده است.

آینده سرطان شاید در یک ظرف آزمایشگاهی کوچک باشد!

ارگانوئیدها هنوز جایگزین کامل بدن انسان یا آزمایش‌های بالینی نیستند. اما یک تغییر مهم در حال رخ دادن است. دانشمندان دیگر تنها سرطان را در زیر میکروسکوپ مشاهده نمی‌کنند؛ آنها تلاش می‌کنند مدلی سه‌بعدی، زنده و قابل آزمایش از تومور ایجاد کنند تا بتوانند رفتار آن را بهتر مطالعه کنند. اگر این فناوری در کنار ژنومیک، زیست‌شناسی سرطان و هوش مصنوعی به بلوغ برسد، ممکن است یکی از پایه‌های مهم پزشکی دقیق در آینده باشد؛ پزشکی‌ای که در آن درمان سرطان کمتر بر اساس «متوسط پاسخ بیماران» و بیشتر بر اساس ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد تومور هر فرد طراحی می‌شود. شاید روزی پیش از شروع درمان، پزشک و بیمار بتوانند به یک مدل کوچک سه‌بعدی از تومور نگاه کنند و بپرسند: این تومور در برابر کدام درمان بهتر پاسخ می‌دهد؟

دکتر «سعید تقی زاده» عضو هیات علمی گروه بیوتکنولوژی پزشکی دانشکده علوم و فن آوری های نوین پزشکی