تتيح التكنولوجيا التي تم تطويرها في التخنيون إمكانية زراعة أنسجة العظام المرتبطة بالأوعية الدموية في المختبر. يعمل هذا الإنجاز على تسريع امتصاص الأنسجة المهندسة في العضو المصاب
ترميم العظام باستخدام الأنسجة المهندسة: باحثون من كلية الهندسة الطبية الحيوية في التخنيون حاضرون في المجلة المواد الوظيفية المتقدمة النجاح في تكوين أنسجة عظمية تحتوي على شبكة من الأوعية الدموية. وفي تجربة أجريت على الفئران، تم امتصاص الطعوم النسيجية بنجاح في العظم التالف. أدار البحث البروفيسور شولاميت ليفنبرغ والدكتور عيدان رادانسكي.
تُشفى الإصابات المختلفة في أجسامنا بشكل طبيعي - تشفى الخدوش، وتلتئم الجروح، وحتى الأضرار الداخلية تشفى أحيانًا دون مساعدة خارجية؛ ومع ذلك، في كثير من الحالات، على سبيل المثال في حالة الصدمة أو إزالة الأنسجة السرطانية، يكون الضرر شديدًا جدًا بحيث لا يمكن للجسم التغلب عليه دون تدخل طبي.
إحدى طرق استعادة الأنسجة التالفة هي الطعم الذاتي - زرع أنسجة مأخوذة من عضو أقل حيوية في جسم المريض. على سبيل المثال، في حالة فقدان الأنسجة بشكل كبير في الفم والفك، أصبح من الممكن الآن حصاد الأنسجة المدمجة (العظام والأنسجة الرخوة) من الساق وإعادة زرعها في المنطقة المتضررة. تتمتع عملية زرع الأعضاء من مصدر خاص بميزة معينة - لا يرفض الجسم عملية الزرع كما يفعل في حالة التبرع من شخص أجنبي - ولكن هناك أيضًا العديد من العيوب لهذا الإجراء، أهمها تلف العضو من الذي يتم حصاد الأنسجة. ولهذا السبب كان هناك سباق علمي للحلول البديلة لسنوات عديدة، وأحد السباقات الرئيسية هو إنشاء نظام تعليق (زرع) مصمم هندسيًا.
من السهل التحدث - من الصعب القيام به. لكي يكون الحامل فعالاً، لا يكفي أن يكون دقيقًا من حيث شكله وخصائصه الميكانيكية؛ ويجب أن يندمج في العضو المستهدف من الناحية البيولوجية أيضًا ويصبح جزءًا منه - نسيجًا حيًا واحدًا. هذا هو المكان الذي تلعب فيه سنوات الخبرة الطويلة التي يتمتع بها البروفيسور ليفينبرج في هندسة الأنسجة ومعرفة الدكتور ريدانسكي بجراحة الفم والوجه والفكين - المعرفة التي اكتسبها خلال دراسات الدكتوراه في طب الأسنان.
دخلت البروفيسورة ليفينبرج عالم هندسة الأنسجة خلال فترة ما بعد الدكتوراه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، حيث طورت مع البروفيسور روبرت لانجر أول عضلة هندسية تحتوي على أوعية دموية. ومنذ ذلك الحين، قامت بالبحث وتطوير تقنيات جديدة لإنشاء أنسجة ثلاثية الأبعاد للزرع والتي سيتم امتصاصها بسرعة وفعالية في العضو المستهدف. وفي السنوات الأخيرة، سجلت سلسلة من الإنجازات العلمية، بما في ذلك تحسين تكوين الأوعية الدموية في الأنسجة المهندسة - وهو تحسن يسرع امتصاص الأنسجة في الجسم - وإعادة تأهيل الحبل الشوكي التالف باستخدام الأنسجة المهندسة. بالإضافة إلى ذلك، افتتحت مركز الطباعة الحيوية في التخنيون، حيث قامت بتسخير الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء أنسجة للزراعة.
كان الدكتور إيدان رادانسكي يقود اتجاهًا جديدًا نسبيًا في مختبر ليفينبرج على مدار السنوات الخمس الماضية - وهو تربية (في المختبر) منديل مجتمعة تحتوي على العضلات والعظام وليس أقل أهمية - أنت نظام الأوعية الدموية وهو أمر ضروري لامتصاص العظام المهندسة في الجسم في المستقبل.
يعد إنشاء الأوعية الدموية في الأنسجة المهندسة تحديًا صعبًا بالفعل، ولكنه أصعب بمرتين في الأنسجة العظمية بسبب كثافتها وصلابتها. يعتمد الحل الذي طوره باحثو التخنيون على الاقتران بين العظام والأنسجة الرخوة التي ترسل الأوعية الدموية إلى العظام. لفحص إمكانية تطبيق التكنولوجيا في الجانب السريري، تم زرع العظم مع الأوعية الدموية في جسم الحيوان النموذجي، وبالفعل، اتحدت الأوعية الدموية للعظم المزروع مع الأوعية الدموية للعضو التالف، وتم وضع السقالة جزءا لا يتجزأ من الأنسجة المستهدفة ووفي غضون أسابيع قليلة تم تحقيق الشفاء التام.
يقول البروفيسور ليفينبرج: "إن بحث إيدان يعبر عن المزيج الفريد الذي تروج له الكلية - مزيج من الهندسة والطب". "لقد سخر فهمه العميق للعمليات البيولوجية، وكل المعرفة التي اكتسبها في دراسات الجراحة وطب الأسنان، لتطوير تقنية جديدة لترميم الأنسجة التالفة. كان هناك أيضًا تعاون حيوي ومفيد بين مختلف كليات التخنيون، بين إسرائيل والخارج وبين أكاديمية الصناعة: لقد تلقينا ترقيع العظام من البروفيسور جوردانا فانياك نوفكوفيتش من جامعة كولومبيا، وخبراء شركة بروكر-سكايسكان. ساعدنا كثيرًا في تصوير الأوعية الدموية والأنسجة العظمية داخل الأنسجة المتجددة. وقد سمح لنا هذا التعاون، بمساعدة سخية من صندوق الأبحاث الأوروبي (ERC) والمؤسسة الوطنية للعلوم (ISF)، بتسجيل هذا الإنجاز، الذي نعتزم مواصلة تطويره لصالح زراعة الأعضاء البشرية."
في نهاية الدكتوراه، يخطط الدكتور رادانسكي للعودة إلى العيادة وبدء برنامج الإقامة في جراحة الفم والوجه والفكين مع توجيه بحثي في مركز الجليل الطبي، تحت إشراف البروفيسور سامر سروجي. ويأمل هناك أن يطبق إنجازات البحث الحالي وينفذ حلولاً من مجال هندسة الأنسجة للمساهمة في رعاية المرضى. ووفقا له، "إن إصابات الفك تؤثر بشكل كبير على نوعية حياة المرضى. تعتبر طباعة غرسات التيتانيوم حلاً مؤقتاً مفيداً ونتائجه معقولة، ولكن مع كل التقدم التكنولوجي يسمح التيتانيوم بذلك الانصهار الميكانيكي فقط بين الزرعة والعضو التالف، دون الاستيعاب البيولوجي. وهنا نأتي إلى الصورة، وطموحنا هو تطوير عظم كامل في المختبر ليحل محل الفك بجميع مكوناته. هناك حاجة إلى الكثير من العمل هنا، لكن أبحاثنا تظهر أننا نسير على الطريق الصحيح، وهو أمر لا يتعلق فقط بإعادة بناء الفك ولكن أيضًا بأي عملية جراحية تتضمن العظام والأنسجة الرخوة.
تم دعم البحث من قبل ERC (لجنة البحوث الأوروبية، برنامج Horizon 2020)، وISF (مؤسسة العلوم الوطنية) وNIH (معاهد الصحة الأمريكية).
للمقال في المواد الوظيفية المتقدمة انقر هنا
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 2
إذا كان من الممكن زراعة اللحوم من أجل الغذاء، فمن الممكن أيضًا زراعة العظام والعضلات باستخدام مصدر شخصي وملائم.
تقدما كبيرا. ولكن هل من المستحيل حقًا الاستغناء عن ما تسميه بانعدام الحساسية الحقير "الحيوان النموذجي"؟
هل تأكدوا من أنها لن تؤذيها؟ أنك لن تكون بالرعب من العملية برمتها؟
...من تجربتي في المختبرات، لا أحد يهتم - المادة فقط هي المهمة، ويتم إلقاء الحيوان (مخلوق لديه وعي وعواطف وخوف وألم) في القمامة، دون حتى أن ينام أولاً.