قطعة رقيقة من الجلد يتم أخذها من المريض وتعديلها وراثيا وإعادتها إلى الجسم - يمكن استخدامها كـ "مضخة بيولوجية" تفرز البروتينات الضرورية في الدم وتوفر الحاجة إلى الحقن المتكرر
ميريت سلين
الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/microorgan.html
على مدى السنوات الثماني الماضية، في مختبر البروفيسور إدواردو ماتيرني، من معهد علوم الحياة في الجامعة العبرية، تم تطوير تقنية تجعل من الممكن زراعة أجزاء صغيرة من الأنسجة خارج الجسم وداخله، والتي تعمل بشكل مشابه لخلايا الجسم. الأعضاء في الجسم. كان ماتيراني قادرًا على إنشاء قطع صغيرة من الأنسجة التي تمكنت من الحفاظ على بنية النسيج بأكمله، وهذا السمك، الذي يبلغ حوالي ثلاثة أعشار المليمتر، يسمح بمرور جيد للغازات والمواد المغذية بين الخلايا.
تعمل قطع الأنسجة مثل الأعضاء الدقيقة - فهي قادرة على الحفاظ على نفسها في ثقافة تشبه عضوًا كاملاً وتتواجد خارج الجسم لفترات طويلة من الزمن.
ابتكرت ماتيرني أعضاء دقيقة من أنسجة مختلفة، وكانت وظيفتها أفضل من المتوقع. على سبيل المثال، تمت زراعة أعضاء الرئة الدقيقة في المزرعة لعدة أشهر - امتصت كتلة الخلايا الصغيرة كل ما تحتاجه من البيئة وتم إنشاء نظام تعزيز ذاتي، يحافظ على بنية ثابتة والتعبير عن جميع الجينات العاملة في خلايا الرئة. وقد حدث هذا أيضًا مع الأعضاء الدقيقة في الكبد والجلد. أينما تم زرع قطع الأنسجة في الجسم، تم تشكيل شبكة من الأوعية الدموية حولها وتم الحصول على عضو صغير يعمل بشكل مستقل.
تتمتع هذه التقنية بإمكانات تطبيقية واسعة، بدءاً من استخدام الأعضاء الدقيقة كأعضاء صناعية لفترات زمنية محدودة حتى العثور على عضو مناسب للزراعة، مروراً باستخدامها لترميم العضو التالف، وانتهاءً باستخدامها كمضخة بيولوجية. الذي يفرز البروتينات داخل الجسم التي سيتم استخدامها لعلاج الأمراض وتجديد الأنسجة. قبل أسبوعين، في مؤتمر التكنولوجيا الحيوية الإسرائيلي، أظهر البروفيسور ماتيراني وزميله البروفيسور عاموس فانت من كلية الطب في الجامعة العبرية كيف يمكن تطبيق الإمكانات الكامنة في هذه الأعضاء الدقيقة.
في العديد من الأمراض، يكون العلاج الوحيد هو الأدوية المكونة من البروتينات. لا يمكن ابتلاع البروتينات: فهي تتحلل في الجهاز الهضمي. ولذلك يجب إعطاؤها عن طريق الحقن، مما يجعل العلاج والتحكم في الجرعة أمرًا صعبًا. جرعة عالية قد تكون سامة. وفي حالات أخرى، بحلول الوقت الذي يصل فيه البروتين إلى العضو المطلوب، يتم هضمه ويصبح غير فعال. يقول ماتيرني: "إن التجارب الناجحة على خلايا الرئة جعلتنا نعتقد أنه قد يكون من الممكن استخدام أعضائنا الدقيقة كمضخة بيولوجية". "كانت الفكرة هي حقن الخلايا الموجودة في قطعة من الأنسجة بجينات تنتج البروتينات التي يحتاجها المريض، ثم زرع قطعة الأنسجة المهندسة في الجسم على أمل أن تنتج خلاياها البروتينات اللازمة. وستعمل هذه الخلايا في الواقع بمثابة "مصنع" طبيعي لإنتاج البروتين.
تم تطوير المضخة البيولوجية بالتعاون مع البروفيسور فانت. يقول فانت: "لقد قررنا تطبيق هذه التقنية على أنسجة الجلد لسببين". "أولاً، طرق العمل مع أنسجة الجلد معروفة؛ ثانيًا، سهولة الوصول إلى أنسجة الجلد، وإذا ظهرت مشكلة، يمكن إزالة الأنسجة بسهولة وإيقاف العلاج. وتم إنشاء شركة تدعى "MedGenics" في غوش سيغف في الجليل لتنفيذ الفكرة. كان أول مشروع للشركة هو حقن أنسجة الجلد ذات الأصل البشري بجين يشفر هرمون الإريثروبويتين، الذي يشارك في عملية نضوج خلايا الدم الحمراء. يتم تصنيع الإريثروبويتين في الكلى، وفي المرضى الذين يعانون من الفشل الكلوي وينتظرون عملية زرع الكلى، يكون مفقودًا ويحتاجون إلى إمداده من الخارج. واليوم، يتم إنتاج بروتين الإريثروبويتين البشري باستخدام طرق الهندسة الوراثية، ويتم إيصاله للمرضى عن طريق الحقن عدة مرات في الأسبوع. ونظرًا للتخلص السريع من البروتين من الجسم، فمن الضروري حقن المرضى بكميات كبيرة قد تسبب آثارًا جانبية.
أدخل فانت وفريقه الجين البشري الذي يشفر بروتين الإريثروبويتين في الفيروس. بعد ذلك، قاموا بإعداد قطع صغيرة من الجلد وحقنوا الفيروس المعدل وراثيا، الذي يحمل الجينات التي تشفر البروتين البشري الضروري، في خلايا الجلد. أولاً قاموا باختبار القطع في زراعة الأنسجة. وتوقع الباحثون أن يتم إنتاج البروتين داخل الخلايا وأن الخلايا سوف تفرزه في السائل المزروع. وفي الواقع، فإن وجود الإريثروبويتين في زراعة الأنسجة يشير إلى أن الجين الذي تم إدخاله في خلايا البقع الجلدية يعمل. ستعمل قطع الجلد كأعضاء دقيقة - حيث تحافظ على وظيفتها الطبيعية في زراعة الأنسجة لعدة أسابيع وتفرز الإريثروبويتين في سائل المزرعة.
وفي الخطوة التالية، قام الباحثون بفحص ما إذا كانت قطع الجلد المُصممة هندسيًا تفرز أيضًا الإريثروبويتين داخل الجسم. وقاموا بزرعها تحت جلد فئران تفتقر إلى جهاز مناعي، ولا ترفض الأنسجة ذات الأصل البشري. وأظهرت الاختبارات أن قطع الجلد استمرت في إفراز الهرمون حتى داخل الجسم وزادت من إنتاج خلايا الدم الحمراء لدى الفئران. وفي تجارب أخرى، تم اختبار جينات إضافية مثل الجين الذي يرمز لهرمون النمو، أو الجين الذي يرمز لبروتين يسمى إنترفيرون ألفا، والذي يعمل ضد الفيروسات ويستخدم لعلاج مرضى التهاب الكبد (اليرقان الفيروسي). وفي جميع الحالات، عمل الجين الجديد بشكل صحيح، وأفرزت خلايا الجلد في الفئران البروتينات اللازمة لعدة أشهر، اعتمادًا على نوع الفيروس الذي تم إدخاله. وتنتظر Medgenix الآن الموافقات المطلوبة لإجراء التجارب السريرية على البشر.
يقول فانت: "تسمح لنا هذه التقنية بتوجيه كمية البروتين التي تفرزها أنسجة الجلد عن طريق التحكم في كمية الفيروس التي يتم حقنها في الخلايا". "سيكون تنفيذ الطريقة بسيطًا. سيأخذ الطبيب عينة صغيرة من جلد المريض، حيث سيتم تحضير قطع صغيرة من الأنسجة يبلغ سمكها حوالي ثلاثة أعشار المليمتر. بعد إدخال الفيروس المهندس، والذي سيحمل الترميز الجيني للبروتين الضروري، إلى خلايا الجلد، سيقوم الطبيب بعمل قطع رفيع في جلد المريض وإدخال قطعة الجلد الرقيقة فيه. ومثل هذه القطعة الهندسية ستكون قادرة على توفير كل كمية الإريثروبويتين التي يحتاجها المريض، وستكون قادرة على العمل في الجسم لفترة طويلة. العملية بسيطة ويمكن تكرارها عدة مرات طالما أن المريض يحتاج إلى البروتين."
البروفيسور متراني منخرط الآن في تطور آخر. "حقيقة أنه أينما زرعنا الأعضاء الدقيقة في الحيوانات، تشكلت حولها شبكة من الأوعية الدموية، أعطتنا فكرة استخدام الأعضاء الدقيقة لتحفيز تكوين أوعية دموية جديدة. لقد اختبرنا ووجدنا أن الأعضاء الدقيقة في المزرعة تفرز عوامل النمو التي تحفز تكوين الأوعية الدموية".
وكان الطريق إلى تنفيذ الفكرة قصيرا. الهدف: محاولة استخدام الأعضاء الدقيقة لتحفيز تكوين أوعية دموية جديدة في المناطق المسدودة - على سبيل المثال في الأمراض التي تنشأ نتيجة إمداد الدم غير الطبيعي إلى القلب أو في حالات انسداد الأوعية الدموية في الأطراف. وركزت التجارب على الفئران والأرانب التي كانت تعاني من نقص وصول الدم إلى أرجلها. وصنع الباحثون أعضاء دقيقة من قطع الجلد المأخوذة من الحيوانات وزرعوها في المنطقة المصابة. النتيجة: تحسن كبير في وظيفة الأطراف المصابة وزيادة كبيرة في تكوين أوعية دموية جديدة في المنطقة المصابة. ويقوم مستشفى "بيت إسرائيل" في بوسطن هذه الأيام باختبار مدى فعالية علاج الخنازير التي تعاني من قصور القلب. إذا نجحت التجارب، فقد يحصل الباحثون على الموافقة للانتقال إلى التجارب السريرية على البشر.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~540030130~~~25&SiteName=hayadan
