الرئة الاصطناعية

نجح باحثون من جامعة ييل في زراعة رئتين في المختبر باستخدام "سقالات" لرئة موجودة. من الممكن أن يساعد البحث في المستقبل المرضى الذين يحتاجون إلى عمليات زرع الرئة والأعضاء الأخرى

نعوم ليفيثان ويونات أشهار، غاليليو

تعتبر الرئتان ضروريتين للتنفس، وبالتالي للحياة، ولكن قدرتها على التعامل مع الضرر وإصلاح نفسها محدودة. في كثير من الحالات عندما تعاني الرئتان من أضرار جسيمة، على سبيل المثال بسبب التدخين أو مرض التليف الكيسي الوراثي، فإن الطريقة الوحيدة لمحاولة إنقاذ المريض هي زراعة الرئة.

ولكن حتى عندما تتمكن من العثور على متبرع مناسب في الوقت المناسب، فإن معظم متلقي عمليات زرع الأعضاء لا يبقون على قيد الحياة. أقل من 20% من متلقي زراعة الرئة يبقون على قيد الحياة بعد عشر سنوات من إجراء عملية الزرع.

إحدى الطرق الممكنة لزيادة متوسط ​​العمر المتوقع لمتلقي عمليات زرع الأعضاء هي زراعة رئة من خلاياهم الخاصة، بحيث لا يحدث الرفض. توماس بيترسن (بيترسن) وزملاؤه من جامعة ييل تم نشره مؤخرًا في مجلة Science Weekly Science البحث الذي يمثل الخطوة الأولى لتحقيق هذا الهدف.

كيف تنمو الرئة؟

وبما أن الرئة تحتوي على بنية معقدة من الأوعية الدموية والممرات الهوائية المنقسمة، قرر بيترسن وزملاؤه عدم زراعة رئة من الصفر، ولكن استخدام الرئة الموجودة كقاعدة لتنمية رئة جديدة. أخذ الباحثون رئتين من فئران بالغة واستخدموا منظفًا لإزالة جميع الخلايا التي تشكل الرئتين والأوعية الدموية الموجودة فيها.

كل ما يبقى بعد إزالة الخلايا هو المصفوفة خارج الخلية، وهي نوع من السقالات التي تعطي الرئة شكلها وبنيتها المكانية، وتتكون بشكل أساسي من بروتين الكولاجين الذي لا يثير الرفض لأنه واحد في تفاصيل مختلفة. .

وقام الباحثون بنثر على هذه السقالة خلايا من الأوعية الدموية والرئتين التي تم استخراجها من ولادات الفئران ونقلوا السقالة إلى وعاء نمو خاص (مفاعل حيوي)، والذي يحاكي بعض الحالات التي تتطور فيها الرئة عند الجنين، وأيضا يتدفق الهواء إلى الرئة النامية.

الخلايا التي نثرها الباحثون تضاعفت بسرعة في وعاء الورم واستقرت في المكان المناسب على السقالة بفضل المادة الموجودة خارج الخلية. وبعد أقل من ثمانية أيام، يبدو أن الخلايا والسقالة قد تطورت إلى رئة عاملة.

مثل الشيء الحقيقي

ومن أجل التحقق من أن الرئتين المنشأتين تقومان بالفعل بعمل تبادل الغازات - أي أنها تمتص الأكسجين في الدم وتطلق ثاني أكسيد الكربون منه - قام الباحثون بإزالة الرئتين اليسرى من أربعة فئران بالغة، متطابقة وراثيا مع السدود. التي تم أخذ الخلايا منها، وزرع مكانها الرئتان المزروعتان في المختبر.

ومن دواعي سرور الباحثين أنه كان من الممكن على الفور تقريبًا رؤية كيف يصل الدم الداكن (بدون الأكسجين) إلى الرئتين المزروعتين ويصبح ساطعًا عندما يمتص الأكسجين. وأكدت عينات الدم التي أخذها الباحثون من الرئتين المزروعتين أنها تعمل بالفعل بشكل مشابه للرئتين الطبيعية.

ومع ذلك، أظهرت الأشعة السينية أن الرئتين اليسرى المزروعة تمتلئ بالهواء بشكل أقل من الرئتين اليمنى (الطبيعية). علاوة على ذلك، وبسبب تسربات الدم الصغيرة وظهور جلطات الدم، اضطر الباحثون إلى قتل الفئران التي زرعت فيها الرئتين المزروعة في المختبر بعد حوالي ساعتين من عملية الزرع.

وعلى الرغم من المشاكل، أظهر بيترسن وزملاؤه أنه من الممكن بالفعل تنمية رئة فعالة في المختبر. حتى أنهم أثبتوا باستخدام رئة شخص تبرع بجسده للعلم وأثناء استخدام دم الحبل السري، أنه يمكن استخدام هذه الطريقة لتنمية رئة بشرية في المختبر.

لكن لا شك أن الطريق طويل حتى يتم تطبيق الطريقة على الإنسان. ومع ذلك، قال الباحثون في مجال نمو الأعضاء لموقع ساينس الإخباري إن التسريبات ربما حدثت لأن بيترسن وزملائه سارعوا إلى زرع الرئتين بدلا من منحهما مزيدا من الوقت للتطور، وأن المشكلة كان من الممكن حلها لو أنهم فعلوا ذلك. انتظر، على سبيل المثال، شهرين، بدلا من ثمانية أيام، قبل الزرع.

تُستخدم تقنيات زراعة الأعضاء باستخدام سقالة من المواد خارج الخلية ليس فقط في زراعة الرئة في الفئران. ومؤخرًا، على سبيل المثال، نُشرت مقالة في المجلة العلمية Nature Medicine تصف عملية زرع ناجحة، أيضًا في الفئران، لكبد تمت زراعته في المختبر باستخدام نفس الطريقة.

وبفضل هذه الدراسات، من الممكن في المستقبل أن يتم استخدام سقالة من متبرع أو حيوان لزراعة أعضاء لن يتم رفضها حيث سيتم بناؤها من خلايا المريض الذي ينتظر عملية الزرع. وفي حالة عدم وجود خلايا مناسبة وصحية كافية، كما هو الحال في رئة شخص بالغ، يمكن تحويل خلايا بالغة أخرى إلى خلايا جذعية، وتصنيعها لتتمايز إلى خلايا رئوية، واستخدامها.