فناوری های آینده و درمان بیماری های کلیوی؛ درمان بیماری های کلیوی در سال ۲۰۴۶ چگونه خواهد بود؟

پیش بینی می گردد، در دهه های آینده تغییرات زیادی در نحوه تشخیص و درمان بیماری های کلیوی مشاهده خواهیم کرد. ما فقط می توانیم بخش نسبتا کوچکی از اکتشافات علمی آینده که این تغییرات را تسهیل خواهند نمود، پیش بینی کنیم. هیجان انگیز است که تصور کنیم چگونه این اکتشافات ممکن است به زودی به بهبود مراقبت های پزشکی برای میلیون ها نفر تبدیل شوند.

 

 

استفاده از سلول های بنیادی و روش های مهندسی علوم زیستی منجر به دسترسی منابع جدیدی از بافت های اتولوگ (Autologous Tissues) و استفاده از پیوند اتولوگ (مشابه عمل پیوند مغز استخوان) برای درمان های احیا کننده و پزشکی دقيق خواهد شد.

تلاش های تحقیقاتی اخیر، منجر به کشف پتانسیل سلول های خود بیمار برای تولید بافت های مشابه کلیه بیمار شده است. اگر چه بدن قادر به ایجاد نفرون جدید پس از تولد نیست، اما اکنون می توان سلول های نیایاخته (پروژنیتور) نفرون را از طریق فن آوری های برنامه ریزی مجدد سلولی، بدست آورد.

این سلول های بنیادی می توانند بافت های ابتدایی کلیوی ایجاد کنند، که با ادامه تحقیقات در این زمینه منجر به تولید سلول هایی با معماری پیچیده تر و کارآمد تر خواهند شد.

از آنجا که بافت های حاصل از سلول های بنیادی را می توان از سلول های خود بیمار تولید نمود، اینگونه بافت ها بدون نیاز به داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی بدن به طور کامل توسط بدن بیمار مورد پذیرش قرار می گیرند؛ زیرا پس زدن بافت رخ نخواهد داد.

علاوه بر این، با استفاده از روش های دستکاری / تصحیح ژنتیکی مانند روش CRISPR / Cas9  و روش های جدیدتر برای اصلاح ژنتیکی جهش های ناشی از بیماری؛ می توان کلیه جایگزین را بر اساس نیاز ساخت و تولید کرد. این مزایای عمده در مقایسه با روش های درمانی حاضر ( دیالیز و پیوند کلیه)، احتمالا تحقیق در این زمینه را تسریع خواهد نمود .آزمایشات بالینی برای پیوند کلیه بازسازی شده توسط چندین گروه بین المللی دنبال می شود و اولین درمان به این روش احتمالا طی ۱۰ سال آینده اتفاق خواهد افتاد. از آنجاییکه با بدست آوردن سلول های بنیادی هر بیمار از خودش می توان از هر بیمار به عنوان اهدا کننده به خود استفاده کرد، لذا مشکل لیست انتظار برای اهدا کننده کلیه وجود نخواهد داشت.

علاوه بر بحث پیوند عضو، از آنجاییکه پیچیدگی مدل های میکرو فیزیولوژکی و ساخت ارگانویید ها (نسخه های کوچک و ساده یک عضو) رو به افزایش هستند، استفاده فزاینده از این پیشرفت ها برای مدل سازی واکنش های شخصی ساز به داروها برای هر بیمار در دستور کار قرار دارد و در نهایت منجر به “آزمایش های بالینی در یک ظرف” برای کلیه ها و سایر ارگان ها خواهد شد.

ارگانوییدهایی با فنوتیپ های بیماری (فنوتیپ یا رُخ‌ مانه یا  رُخ‌ نمود، خصوصیات قابل مشاهده یا صفت یک ارگانیسم است. مانند خصوصیات بیوشیمیایی یا فیزیولوژیکی. فنوتیپ از بیان ژنهای یک ارگانیسم و همچنین تأثیر عوامل زیست‌ محیطی و تعامل بین این دونتیجه می‌شود) که تغییرات ژنتیکی بر آنها اعمال گردیده با استفاده از روشهای غربالگری سریع و با بازدهی بالا، برای پیش بینی تاثیر صد ها هزار مواد شیمیایی و یا ژن ها، مورد ارزیابی قرار خواهند گرفت که منجر به کشف درمانهای جدید می شود که سندرم های خاصی مانند بیماری های کلیوی پلی کیستیک را هدف قرار می دهند.

همچنین بخوانید » بیماری کلیه : هر آنچه که لازم است بدانید

داده های ژنومیک، عملا تمام ژن هایی را که به طور مستقیم در بروز بیماری های کلیوی موروثی و یا زمینه ساز بروز بیماری مزمن کلیوی (CKD) هستند را شناسایی و مشخص خواهند کرد.

ما هنوز بسیاری از ژن هایی را که باعث بیماری کلیوی می شوند و یا اینکه چگونه در اثر جهش هایی در این ژن ها، فنوتیپ های بیماری تحت تاثیر قرار می گیرند را نمی شناسیم. این وضعیت در دهه آینده تغییر خواهد کرد، زیرا توالی یابی دی ‌ان ‌ای و ژنوم (Genomes Sequencing) برای   گروه های کثیری از بیماران انجام خواهد شد.

تجزیه و تحلیل دقیق جهش های ژنتیکی و الگوهای وراثتی در این بیماران، ژن های عمده ای را که نقش مهمی در بیماری کلیوی ارثی دارند و همچنین جهش های خاص ژنتیکی که عوامل پیشرفت بیماری هستند را نمایان خواهند کرد. امیدواریم بتوانیم تاثیرات محیطی بر جهش ژنی و / یا عملکرد ژن ها را درک کنیم.

“ژن های مشخص” که در مطالعات ژنتیک شناسایی شده اند، با استفاده از تکنیک های ویرایش ژن در “ارگانوییدها” و “اندام های بدن/ارگان ها بر روی تراشه (kidneys-on-chips)” و “ارگانهای نمونه سازی شده”؛ بصورت عملیاتی ارزیابی و اعتبار سنجی خواهند شد.

همزمان با متداول شدن روشهای درمانی هدفمند و درمانهای مبتنی بر ویرایش ژن در مراکز درمانی، جوامع بشری سامانه هایی برای شناسایی و توالی یابی (Genomes Sequencing) ژن های بیماری زا به روش غیر تهاجمی در دوران جنینی برای موالید آتی ایجاد خواهند نمود و اطلاعات حاصله در تعیین راهبردهای درمانی مورد استفاده قرار خواهند گرفت. در آینده، هر چند سال یکبار ژنوم ما دوباره توالی یابی خواهند شد تا تأثیر محیطی بر ژنوم ما، از جمله تغییرات ناشی از بیماری ها شناسایی گردند. هر شخص کارتهایی شبیه کارتهای اعتباری امروزی که حاوی اطلاعات دقیق و کامل ژنوم های توالی یابی شده و تاریخچه پزشکی خودش است به همراه خود خواهد داشت که در کنار اثر انگشت وی، قابل بازخوانی توسط دستگاههایی مشابه کارت خوانهای امروزی خواهد بود.

بخش بزرگی از بیماران کلیوی ممکن است در اثر دیابت نوع ۲ و فشار خون بالا به این عارضه دچار شده باشند که ناشی از انتخاب شیوه و محیط زندگی آنهاست تا اینکه مرتبط با ژن های خاص آنها باشد. در سطح جامعه، مجموعه داده های گسترده ای که عادت های شخصی را ثبت می کنند با پرونده های پزشکی الکترونیکی مرتبط خواهند بود تا عوامل خطر زیست محیطی را برای بیماری کلیوی شناسایی کنند.

همچنین بخوانید » تاثیر فلاونول های کاکائو بر بهبود عملکرد رگ های خونی بیماران مبتلا به نارسایی کلیه

مدل های تشخیصی مولکولی برای درمانهای شخصی ساز شده و دقیق در مراکز درمانی رایج خواهد شد.

پزشکان بصورت روز افزون بر این باورند که بیماریهای کلیوی پیچیده و در هر بیمار ویژه گی خاص دارند و زمینه ژنتیکی و شرایط محیطی نقش مهمی در پاسخ به درمان بازی می کنند.

ممکن است در آینده بیماریهای کلیوی بر اساس نگاهی ترکیبی مبتنی بر علوم مختلف زیست شناسی مانند: ژنومیکس، ترانسکریپتومیکس، پروتئومیکس، متابولومیکس، لیپیدومیکس، گلیکومیکس؛ بطور کامل بازنگری و در طبقه بندی جدیدی قرار گیرند.

در دهه آینده نشانه های ترانسکریپتوم؛ رُخ‌ نمودهای (فنوتیپ ها) بیماری را تحدید حدود و واکنش ها به داروها را پیش بینی خواهند نمود.  آزمایشات بیماران گسترش خواهد یافت  و شامل معیارهایی مبتنی بر داده های بزرگ، حاصل از آزمایشات “ترانسکریپتومیک” و “پروتئومیک” کَمّی خواهد بود. پزشکان با بهره گیری از تجزیه و تحلیل های محاسباتی؛  یک طرح مولکولی از وضعیت پزشکی هر بیمار را با جزئیات بی سابقه ای در اختیار خواهند داد، که پزشکان را قادر می سازد پیشرفت بیماری و پاسخگویی هر بیمار به درمان را با دقت پیش بینی نمایند. درمان بیماری های کلیوی، احتمالا دربرگیرنده نظارت منظم  و توامان بر روی نشانگرهای زیستی در نمونه های سرم و ادرار بیمار خواهد بود. یک مبنای اطلاعاتی پایه پزشکی در دوران جنینی برای موالید آتی و بصورت دوره ای در زمانهایی که سلامت پایدار در هر شخص برقرار است، ایجاد خواهد شد. به روز رسانی های گاه و بی گاه، بعنوان بخشی از معاینات و چک آچ های مرسوم و یا بعد از بیماری های عمده در دستور کار قرار خواهند گرفت. درمان اولیه با استفاده از فرمولی بر اساس اطلاعاتی پایه پزشکی، جنسیت و داده های بیومتریک هر شخص محاسبه و آغاز و گام درمانی بعدی بر اساس پیش بینی تاثیرات محیطی بر آن شخص برداشته خواهد شد. ادامه درمان در بیشتر موارد بر اساس نظارت مستقیم بیومارکرها و بیومتریک های هر بیمار در طول مراجعات بعدی تنظیم خواهد شد.

از آنجاییکه متابولیسم داروهای مختلف در شخص به صورت ژنتیکی تعیین خواهد شد، انتخاب حدسی داروها برای تجویز به بیماران به شدت کاهش خواهد یافت و دریافت عوامل دارویی مناسب توسط هر شخص بصورت اتوماتیک انجام خواهد شد. در آینده، درمان های پزشکی بصورت اتوماتیک بر اساس الگوریتم هایی که بوسیله “تجارب گسترده مبتنی بر شواهد” آزمایش شده اند انجام خواهد شد.

بانک داده های ملی که بصورت مداوم به روز می گردد برای هر زمینه تخصصی پزشکی ایجاد خواهد شد و سوابق هر کس بصورت برخط (آنلاین) در دسترس و بصورت اتوماتیک برای پزشکان و مراکز درمانی بارگزاری (آپلود) و برای حصول اطلاعات معنی دار و قابل استفاده، تجزیه و تحلیل خواهد شد. یک پزشک و یا یک کارمند ویژه امور بهداشت و درمان (مثلا یک پرستار آموزش دیده خاص) و یا یک سیستم با هوش مصنوعی، پارامترهای قابل اندازه گیری بیمار و همچنین نشانه های بیماری شخص بیمار را وارد سیستم درمانی می کند و یک طرح درمان برای بیمار مراجعه کننده ایجاد خواهد شد.

این “نسخه ها” براساس الگوریتم های مبتنی بر “اکتشافات و استنباطات آماری” (heuristical Bayesian Algorithms) ؛ درمان های موثر را بر اساس ده ها میلیون بایگانی “سوابق درمانی الکترونیکی(Electronic Health Records/EHR) ” شناسایی خواهند کرد.

از آنجاییکه مراکز درمانی فقط بر اساس ارایه “سوابق  درمانی الکترونیکی(Electronic Health Records/EHR) ” بروز شده پرداخت خواهند شد؛ لذا “مسئولیت پذیری” کلید واژه حوزه سلامت و درمان خواهد بود

درک فزاینده ما در مورد اینکه چگونه مغز عملکردهای مکانیکی جسمی را کنترل می کند، منجر به بهبود روشهای درمانی فشار خون بالا، چاقی، نارسایی قلبی، آریتمی های قلبی و بی اختیاری خواهد شد.

بسیاری از شبکه های عصبی مغز و ساقه مغز که عملیات دفع کلیوی، نواخت کارکردهای عروقی، اشتها، سوخت و ساز، عملکرد قلبی و دستگاه ادراری تحتانی را کنترل می کنند در موش و انسان بسیار شبیه به هم هستند.

با بکار گیری روش های متکی بر خصوصیات نمادین بسیار انتخابی پروتئین ها در گروه های خاصی از نورون ها در جایگاههای کروموزومی خاص در مغز موش، می توان فعالیت و یا مهار فعالیت این نورون ها را به روش اپتوژنتیک و کیموژنتیک تحت کنترل و مستقیما بر زمان فعال سازی آنها نظارت و از نورون هایی که سیناپس های آنها پیام می فرستند نقشه برداری کرد. با استفاده از این روش ها، چندین آزمایشگاه در حال تهیه نقشه هایی با جزئیات دقیق از شبکه های عصبی که فعالیت های عمده جسمانی را کنترل می کنند هستند. با تکمیل این نقشه ها، می توان الکترود هایی با ژنراتورهایی شبیه “ضربان ساز قلب” را به مجموعه هایی مجزا از نورون ها در مغز انسان وارد کرد و از آنها برای تنظیم کردن (مدولاسیون) فعالیت های این شبکه های عصبی کنترلی استفاده کرد.

از این روش ها در حال حاضر برای درمان بیماران مبتلا به بیماری پارکینسون و سندرم توره؛  به طور موثر بهره گیری می گردد.

هنگامی که ما نقشه های شبکه های عصبی کنترلی مربوطه را تهیه کنیم، از این نقشه ها برای اعمال تکنیک هایی  برای تنظیم فشار خون (با افزایش میزان ترشح نمک و یا کاهش نواخت کارکردهای عروقی)، کاهش تحریک ساقه مغز به مراکز اریتموژنیک قلب، و در بیماران چاق، کاهش اشتها بدون نیاز به جراحی تغییر سایز معده استفاده خواهند شد.

دیالیز معمولی با فناوری های سیستم های همراه و زیستی مصنوعی جایگزین خواهد شد.

دنیای دیجیتال به طور فزاینده ای با بیولوژیکی در حال ادغام شدن است. ما در حال تبدیل شدن به انسانهایی با قابلیتهای برتر و پیشرفته هستیم که توسط حسگرهایی که فعالیت های ما را نظارت و ما را در انتخاب هایمان راهنمایی و هدایت می کنند احاطه شده ایم.

به موازات پیشرفت فن آوری های سیستم های همراه، دیالیز به شکلی امروز می شناسیم تا قبل از پایان قرن حاضر به بخش تاریخ پزشکی خواهد پیوست. به مرور زمان، در هنگام نیاز اضطراری به پشتیبانی موقت زیستی/حیاتی، به سرعت از وسایل مینیاتوری بهره گیری خواهد شد.

دستگاه کلیه مصنوعی قابل پوشيدن (بصورت جليقه/کمربند/…..) و يا قابل کاشت (ايمپلنت) در داخل بدن بيمار؛ قادر خواهد بود پارامترهاي زيستي/حياتي (متابوليک) مناسب را که بايستي براي فرد بيمار برقرار گردد و ميزان دفع مايعات را بصورت اتوماتيک تشخيص و براساس توده عضلانی و تراکم استخوان تنظيم نمايند.

الكتروليت هاي تزريق شده به بيمار، بازيافت بافتي (Tissue Repletion) را به حداكثر مي رسانند. حسگرهاي همراه بيمار كه به طور مداوم، خورد و خوراک و عادات شخصي بيمار را تحت نظارت دارند، اطلاعات جمع آوري شده را بصورت بهنگام و بلادرنگ به کليه مصنوعي مي فرستند تا کارکرد آن را دقيق تراصلاح کنند.

این سیستم با بهبود ثبات حجم و ترکیب خون بيمار؛ یک زندگي “تقریبا طبیعی” را بصورت ۲۴ ساعته براي بيمار تسهيل مي نمايد. این سیستم فقط نیاز به حداقل نگهداری، مانند تخلیه گاه بگاه مخزن و تکميل مایع بازیافت شده خواهد داشت.

 

 

دستگاه های کلیوی زيست مصنوعي (Bioartificial) در آينده به طور فزاینده اي از ادغام بافت هايي که با فن آوري چاپ سه بعدي ساخته شده اند ومواد مصنوعي هوشمند بهره خواهند گرفت تا ساختار و عملکرد کليه را تقليد کنند. دیالیز سنتي به تاريخ خواهد پيوست و روشهاي جديد منجر به بهبود سلامت و کیفیت زندگی بیماراني که تحت درمانهاي کليوي هستند خواهد شد. 

ادامه اصلاحات در ساختار بهداشت و درمان در ایالات متحده، حرفه پزشکي را تغيير خواهد داد.

به موازات افزايش سن جمعیت، هزینه هاي بهداشت و درمان افزایش و فشار فزاينده اي بر بودجه دولت خواهد داشت، فلذا فشارهای اجتماعي و سیاسی، به طور پیوسته برای سیستم های بهداشت و درمان کار آمد، بهره ور و پایدار افزایش می یابد.

در ایالات متحده، براساس تجارب گذشته تا به امروز، این یک فرایند طولانی و سیاسی خواهد بود. اما پيش بيني مي گردد ۳۰ سال ديگر، یک سيستم درماني متمرکز ملي (دولتي) به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از تامین مالی بهداشت و درمان خواهد بود و سيستم فعلي به بوته فراموشي سپرده خواهد شد.

پزشکان فقط حقوق ماهانه دريافت خواهند کرد، و این موجب خواهد شد انگیزه های مالي غير اخلاقي پزشکان براي انجام درمانهاي اضافي و غير ضروري بر روي بيماران و يا انجام درخواست هاي بيماران براي درمانهاي غيرضروي منتفي گردد. هزینه های بهداشت و درمان به دلیل تغییر در سيستم پرداخت و تامین مالی و اصلاحات قانونی که به شدت نیاز به بیمه مسئوليت پزشکان در قبال اشتباهات درماني را محدود خواهد کرد؛ کاهش خواهد يافت.

این تغییرات مالی همراه با ايجاد انگیزه در مردم برای بهبود سلامت خود خواهد بود. بودجه براي تأثیر تامين اجتماعی بر بهداشت (به عنوان مثال، تامين مسکن و تغذیه مناسب) در بودجه مراقبت های بهداشتی تلفيق خواهد شد.

تا زمانی که یک سیستم تامين عضو پایدار مبتني بر تهيه اعضاء بدن براي هر شخص از خودش به طور کامل عملياتي گردد، مقامات دولتی برای افزايش تعداد اهدا کنندگان عضو تلاش خواهند کرد. به عنوان یک راه حل موقت، اهداء عضو از حالت “داوطلبانه/انتخابي” به حالت “اهداء عضو بطور پيش فرض” مگر اينکه شخص مخالفت خود را با اهداء عضو اعلام کرده باشد تغيير خواهد کرد.

افزایش آگاهی از نقش عمده محیط زیست و سبک زندگی (مانند دیابت) در بروز بیماری کلیوی، موجب خواهد شد درج برچسب های هشدار دهنده جامع تر بر روي محصولات غذایی رايج، اجباري و گسترش يابد.

استفاده پیشرفته از دستگاه های زيست پزشکي/بیومدیکال، داده های ژنتیکی و شناخت درمان های موثر، منجر به وارد شدن این موضوعات به خط مقدم توجه و گفتمان عمومی خواهد شد. این امر فرصتی برای جامعه ايجاد مي نمايد تا بودجه فدرال اختصاص یافته به تحقیقات سازنده و بالقوه حياتي را گسترش دهند.

همزمان، شرکت های خصوصی صنایع دارویی و زيست فن آوري/بیوتکنولوژی با افزایش سايز و نفوذشان تبديل به برندهاي معروفي خواهند شد که بطور روزافزون با مشارکت موسسات دانشگاهي درمان هاي بيشتري به بازار ارايه خواهند کرد.

 ترجمه و بازنویسی شده توسط مجله پزشکی سلام

 ترجمه و گردآوری شده از  : سایت آمریکایی مسائل واخبار نفرولوژی و ncbi.nlm.nih.gov و pharm.ucsf

نویسندگان مقاله:

دکتر بنجامین فریدمان (Benjamin S. Freedman, PhD)، استادیار پزشکی در بخش نفرولوژی و موسسه تحقیقات کلیه، و موسسه سلول های بنیادی و بازسازی کننده ، دانشکده پزشکی، دانشگاه واشنگتن.

دکتر مارک زیدل (Mark L. Zeidel, MD) استاد پزشکی هسته ای در دانشکده پزشکی دانشگاه هاروارد

دکتر استاینمن(Theodore I. Steinman, MD)  استاد پزشکی بالینی در دانشگاه هاروارد