يتكون جهاز تنظيم ضربات القلب الطبيعي من خلايا مخصصة - خلايا جهاز تنظيم ضربات القلب - وهي المسؤولة عن انقباض عضلة القلب. يمكن أن يؤدي حدوث خلل في نشاطهم إلى تعطيل وظيفة القلب ويؤدي إلى الضعف والدوخة والإغماء وفشل القلب وفي بعض الحالات حتى الموت
تتحدث المجلة العلمية Nature Biotechnology عن جهاز تنظيم ضربات القلب البيولوجي الذي طورته مجموعة بحث إسرائيلية كندية يشارك فيها البروفيسور ليئور جيبشتاين من كلية الطب رابابورت في التخنيون وكلية رامبام الطبية. يتمتع جهاز تنظيم ضربات القلب الجديد، الذي تم إثبات فعاليته في كل من الثقافات وفي الفئران الحية، بالعديد من المزايا مقارنة بجهاز تنظيم ضربات القلب الإلكتروني.
البروفيسور جيبشتاين، عضو هيئة التدريس في كلية الطب رابابورت في التخنيون، يرأس قسم أمراض القلب في كلية الطب رمبام. وهو خبير ذو شهرة عالمية في مجال الخلايا الجذعية، وخاصة في استخدام الخلايا الجذعية لإصلاح عيوب القلب. ومن أحدث دراساته التي عرض فيها نهج جديد لعلاج اضطرابات ضربات القلب باستخدام الضوء، نشرت مطلع العام في نفس المجلة العلمية (Nature Biotechnology).
يتكون جهاز تنظيم ضربات القلب الطبيعي من خلايا مخصصة - خلايا جهاز تنظيم ضربات القلب - وهي المسؤولة عن انقباض عضلة القلب. يمكن أن يؤدي حدوث خلل في نشاطهم إلى تعطيل وظيفة القلب ويؤدي إلى الضعف والدوخة والإغماء وفشل القلب وفي بعض الحالات حتى الموت. ومع مرور السنين، تم تطوير بدائل لهذه الآلية، أي طرق التدخل الاصطناعية، وعلى رأسها جهاز تنظيم ضربات القلب الكهربائي. يقوم هذا الجهاز بتصحيح النشاط المعطل لآلية الإيقاع الطبيعي عن طريق أقطاب كهربائية يتم إدخالها في مناطق مختلفة من القلب.
ومع ذلك، فإن جهاز تنظيم ضربات القلب الكهربائي له العديد من القيود، بما في ذلك الحاجة إلى إجراء جراحي غزوي، وخطر العدوى، ونقص الحساسية الهرمونية، ومدة النشاط المحدودة (بسبب نفاد البطاريات). علاوة على ذلك، عندما يتعلق الأمر بعلاج الأطفال الذين لا يزال قلبهم ينمو، فإن جهاز تنظيم ضربات القلب الكهربائي لا يتكيف مع الزيادة التدريجية في حجم القلب.
أحد البدائل الواعدة لجهاز تنظيم ضربات القلب الكهربائي هو جهاز تنظيم ضربات القلب البيولوجي، الذي يعتمد على استخدام خلايا مشابهة في وظيفتها لخلايا جهاز تنظيم ضربات القلب الطبيعية. ومع ذلك، ونظرًا للقيود التكنولوجية، لم يتم بعد تطوير طريقة فعالة لإنشاء أجهزة تنظيم ضربات القلب البيولوجية بكفاءة وموثوقية. وهنا يأتي دور مجموعة الأبحاث الكندية الإسرائيلية بالأخبار المنشورة الآن في مجلة Nature Biotechnology.
استخدمت مجموعة الباحثين المعرفة المكتسبة في مجال علم الأحياء التطوري لتطوير بروتوكول تمايز لإنشاء خلايا تنظيم ضربات القلب من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية. الخلايا الجذعية الجنينية هي خلايا يمكن أن تصبح خلايا بالغة من مئات الأنواع المختلفة مثل الخلايا العضلية والخلايا العظمية. وكما ذكرنا فقد تمكن الباحثون من توجيه الخلايا الجذعية الجنينية بحيث تتطور إلى خلايا قلب من نوع الخلايا الناظمة لنبضات القلب. وأظهرت التجارب التي أجريت في المختبر فعالية هذه الخلايا كبديل للخلايا الطبيعية الناظمة لضربات القلب.
ووفقا للبروفيسور جيبستاين، فإن "خلايا تنظيم ضربات القلب التي تم إنشاؤها من الخلايا الجذعية الجنينية تظهر خصائص جزيئية وكهربائية ووظيفية مميزة لخلايا تنظيم ضربات القلب البشرية. ولذلك، هناك بديل فعال وواعد للخلايا الطبيعية لتنظيم ضربات القلب في حال حدوث خطأ ما. يعد هذا التطور مهمًا سواء في الجانب البحثي، لأنه سيسمح بدراسة القلب بطرق جديدة، أو في الجانب التطبيقي - حيث نقدم هنا "خط إنتاج" لمجموعة غير محدودة من خلايا منظم ضربات القلب لعلاج المرضى الذين يعانون من مشاكل في ضربات القلب."
وبعد التجارب على الأنسجة في المختبر، انتقل الباحثون إلى التجارب على الفئران، حيث تم إثبات فعالية النهج الجديد في الجسم الحي. أدى زرع خلايا جهاز تنظيم ضربات القلب إلى استعادة إيقاع القلب الطبيعي لدى 6 من أصل 7 فئران تم اختبارها. ووفقا للبروفيسور جيبستاين، "في الماضي استخدمنا مثل هذه الخلايا، ولكن حتى الآن لم يتم إنتاجها بطريقة "نظيفة"، أي كخليط من خلايا تنظيم ضربات القلب وخلايا القلب الأخرى". هنا، بالتعاون مع شركائنا الكنديين، نقدم طريقة لإنتاج مجموعة نقية من خلايا منظم ضربات القلب، وكما ذكرنا، نثبت أنها تعمل بشكل جيد كبديل لخلايا منظم ضربات القلب الطبيعية التالفة.
ويشير البروفيسور جيبشتاين وشريكه في التخنيون ورامبام، الدكتور أودي نوسينوفيتش، إلى أن البحث أشرف عليه البروفيسور جوردون إم كيلر من مركز ماكيوين للطب التجديدي بجامعة تورنتو. الشركاء الآخرون في الدراسة هم باحثون من شبكة الصحة الجامعية في تورونتو وجامعة يورك في تورونتو.
تم إجراء البحث كجزء من التعاون بين التخنيون وشبكة الصحة الجامعية الكندية (UHN) ومقرها تورونتو. وأنشأت الهيئتان مركزا دوليا للابتكار في أبحاث القلب والأوعية الدموية منذ حوالي ثلاث سنوات، يهدف إلى تطوير طرق جديدة لعلاج أمراض القلب. وكما ذكرنا فإن المشروع من الجانب الإسرائيلي يرأسه البروفيسور ليئور جيبشتاين.
