نجح الباحثون في تطوير طريقة جديدة لزراعة الأنسجة البشرية خارج جسم الإنسان. تعتبر تقنية الإنسان على الرقاقة، المعروفة باسم AngioChip، وسيلة قوية لاكتشاف واختبار أدوية جديدة، ويمكن استخدامها في النهاية لإصلاح أو استبدال الأعضاء التالفة.
![تشتمل هذه السقالات البوليمرية الصغيرة على قنوات يبلغ عرضها 100 ميكرومتر، أي بعرض شعرة الإنسان تقريبًا. عند إضافة الخلايا الحية إلى المحتوى، تعمل القنوات كأوعية دموية صناعية. ومن خلال محاكاة الأنسجة البشرية لأعضاء مثل الكبد والقلب، توفر هذه السقالات طريقة مبتكرة لاختبار الأدوية الجديدة بهدف الحد من آثارها الجانبية الخطيرة. [بإذن من: تايلر إيرفينغ/بويانغ تشانغ/كيفن سوبريان]](https://www.hayadan.org.il/images/content3/2016/03/Graphic-031-500x333.jpg)
[ترجمة د.نحماني موشيه]
نجح الباحثون في تطوير طريقة جديدة لزراعة الأنسجة البشرية خارج جسم الإنسان. تعتبر تقنية الإنسان على الرقاقة، المعروفة باسم AngioChip، وسيلة قوية لاكتشاف واختبار أدوية جديدة، ويمكن استخدامها في النهاية لإصلاح أو استبدال الأعضاء التالفة.
تعد البروفيسورة ميليكا راديسيتش، إلى جانب فريقها البحثي في جامعة تورنتو، جزءًا من العديد من المجموعات البحثية حول العالم التي تتنافس مع بعضها البعض من أجل تطوير طرق جديدة لزراعة الأنسجة البشرية في المختبر، في ظل ظروف تحاكي بدقة قدر الإمكان الظروف الموجودة في جسم الإنسان. وتمكن الباحثون من تطوير أساليب فريدة لإنشاء سقالات صغيرة ومعقدة تنمو عليها الخلايا. تؤدي مثل هذه البيئات الاصطناعية إلى ظهور خلايا وأنسجة تشبه إلى حد كبير الأنظمة البشرية، حيث تكون المنتجات أقرب بكثير إلى الحالة البشرية من تلك المزروعة في أطباق بتري.
وكجزء من بحثهم، طور العلماء طريقة مبتكرة لزراعة خلايا القلب حول خياطة حريرية، بالإضافة إلى سقالة تسمح لخلايا القلب بالتجمع معًا على غرار التصاق ورقتين من الفيلكرو. ومع ذلك، فإن طريقتهم الجديدة تقدم مجال هندسة الأنسجة إلى مستوى جديد تمامًا. يقول الباحث الرئيسي: "منتجاتنا عبارة عن هياكل ثلاثية الأبعاد بالكامل تشمل أيضًا الأوعية الدموية". "إن منتجنا يتصرف تمامًا مثل نظام الأوعية الدموية الكامل، عندما يكون محاطًا بشبكة يمكن أن تتجمع فوقها خلايا إضافية وتنمو." وقد نُشرت نتائج البحث منذ فترة طويلة في المجلة العلمية Nature Materials.
ابتكر الباحثون السقالة بناءً على البوليمر POMaC، وهو بوليمر متوافق بيولوجيًا مع جسم الإنسان وقادر أيضًا على التحلل داخله بعد فترة زمنية محددة. تتكون السقالة من سلسلة من الطبقات الرقيقة، المحززة بواسطة أنماط من القنوات التي يتراوح عرضها بين 100 و50 ميكرومتر. يتم تكديس مصفوفات الطبقات، المشابهة لنوع من رقائق الكمبيوتر الدقيقة، في الخطوة التالية لتكوين بنية ثلاثية الأبعاد للأوعية الدموية الاصطناعية. عند إضافة كل طبقة إلى الطبقة التي تحتها، يؤدي إشعاع الضوء فوق البنفسجي إلى تشابك البوليمر وارتباطه بالطبقة الموجودة أسفله. عندما يصبح الهيكل جاهزا، يتم غمره في محلول يتضمن الخلايا الحية. تلتصق الخلايا بسرعة بالأجزاء الداخلية والخارجية للقنوات وهناك تبدأ في النمو، تمامًا كما يحدث في جسم الإنسان. ويقول الباحث: "في الماضي، لم يكن الباحثون قادرين على القيام بذلك إلا بمساعدة الأجهزة التي تضغط الخلايا بين صفائح السيليكون والزجاج". "ولهذا، كانت هناك حاجة إلى عدد من المضخات والأنابيب المفرغة، المصممة لإنشاء شريحة واحدة فقط. يستخدم نظامنا طبق بيتري عادي مع خلايا طبيعية، وبالتالي ليست هناك حاجة لاستخدام المضخات والمعدات المعقدة؛ بالإضافة إلى ذلك، فيما يتعلق بإمكانية الوصول، يمكنك الوصول بسهولة إلى الأنسجة."
وباستخدام نظامهم، تمكن الباحثون من بناء نسخ نموذجية من أنسجة القلب والكبد التي تعمل تمامًا مثل الخلايا البشرية. يقول الباحث: "ينتج الكبد اليوريا والمواد التي تحطم الأدوية". نظامنا قادر على ربط الأوعية الدموية لهذين العضوين الاصطناعيين، وبالتالي يكون بمثابة نموذج ليس فقط كالأعضاء نفسها، ولكن أيضًا كنموذج للعلاقات المتبادلة بينهما. وتمكن الباحثون أيضًا من حقن خلايا الدم البيضاء في الأوعية الدموية ورؤيتها تتراكم في جدران الأوعية الدموية، تمامًا كما يحدث في جسم الإنسان. يتمتع نظامنا بإمكانيات كبيرة في مجال اختبار المخدرات. إن الطرق الحالية لاختبار الأدوية، مثل التجارب السريرية والتجارب السريرية الخاضعة للرقابة، باهظة الثمن وتنطوي على مشاكل أخلاقية. إن اختبار الأدوية داخل الأنسجة البشرية المزروعة في المختبر من شأنه أن يوفر نموذجًا واقعيًا بجزء بسيط من التكلفة، على الرغم من أن هذا المجال لا يزال في مراحله الأولى. "في السنوات الأخيرة، تطورت إمكانية ترتيب مزارع الخلايا البشرية للتجارب، ولكن يتم زراعتها في طبق، في بيئة ثنائية الأبعاد"، يوضح الباحث الرئيسي. "لا تحتوي هذه الخلايا على جميع الخصائص الوظيفية لعضلة القلب الحقيقية، على سبيل المثال."
ومن الممكن أن يسمح نظام أكثر واقعية، مثل نظام AngioChip المبتكر، لشركات الأدوية باكتشاف الآثار الجانبية والآثار الخطيرة قبل وقت طويل من وصول الأدوية إلى السوق، مما ينقذ العديد من الأرواح. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام النظام لفهم فعالية الأدوية الموجودة والتحقق من صحتها، وحتى لمسح مجموعات المركبات الكيميائية من أجل اكتشاف أدوية جديدة. ويفترض الباحثون في المستقبل أنه سيكون من الممكن زرع النظام في طبلة الجسم من أجل إصلاح الأعضاء المتضررة بسبب الأمراض. وفي ضوء حقيقة أن الخلايا المستخدمة في النظام يمكن أن تأتي من أي مصدر بشري، فإن الأنسجة الجديدة يمكن أن تكون مطابقة وراثيا للأنسجة المزروعة، مما يقلل من خطر رفض الأعضاء المزروعة. وحتى في شكله الأولي الحالي، أظهر الفريق كيف يمكن زرع النظام في حيوان حي عندما تكون الأوعية الدموية الاصطناعية متصلة بنظام الدم الحقيقي. سقالة البوليمر نفسها تنهار ببساطة في الجسم بعد بضعة أشهر.
تشتمل هذه السقالات البوليمرية الصغيرة على قنوات يبلغ عرضها 100 ميكرومتر، أي بعرض شعرة الإنسان تقريبًا. عند إضافة الخلايا الحية إلى المحتوى، تعمل القنوات كأوعية دموية صناعية. ومن خلال محاكاة الأنسجة البشرية لأعضاء مثل الكبد والقلب، توفر هذه السقالات طريقة مبتكرة لاختبار الأدوية الجديدة بهدف الحد من آثارها الجانبية الخطيرة. [بإذن من: تايلر إيرفينغ/بويانغ تشانغ/كيفن سوبريان]
لا يزال لدى الفريق الكثير من العمل المخطط له - حيث يتم حاليًا تصنيع كل نظام يدويًا؛ ومن أجل استخدام النظام في الصناعة، سيتعين على الفريق تطوير أساليب الإنتاج الضخم لإنتاج العديد من الأنظمة بسرعة. وعلى الرغم من كل هذه المطبات، فإن الإمكانات الكبيرة للنظام واضحة. يقول الباحث الرئيسي: "إن نظامنا هو حقًا نظام متعدد الوظائف، وهو يحل العديد من المشكلات في مجال هندسة الأنسجة".
تعليقات 5
ولأن الباحثين بدأوا العمل على هذه الفكرة منذ سنوات قليلة، فقد استخدموا تكنولوجيا الطباعة الحجرية. الآن بعد أن أصبحت الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن بناء المصفوفات المناسبة بدقة وسرعة كبيرتين - عندما يتم إنتاج كل مصفوفة بطريقة دقيقة خاصة بكل عضو وكل حيوان، من حيث الدقة ووضع السقالات المطلوبة، مع مجموعة متنوعة من البوليمرات.
سؤال مهم هو هل التطور اختار حياة محدودة عن طريق الانتقاء الطبيعي أم هذا ما خرج. فإذا اختارت ذلك، عن طريق تعديل آليات التدمير الذاتي مثل التيلوميرات (ساعات الجسم الزمنية)، فهذا نتيجة الانتقاء الطبيعي. هناك أشياء جيدة في غياب الحياة الأبدية. إنها آلية صحية لتعديل الأوراق أو إعادة رمي النرد. لقد حدثت انقراضات بشرية وظهرت منها أنواع محسنة. فكر في الطغاة المتوحشين الذين لن يموتوا أبدًا. الكون بأكمله موجود لأنه ديناميكي ولأن إنتروبيته لا تزال منخفضة بدرجة كافية ويمكن أن تنمو. خلال الحياة نحن مخدوشون ومتعبون عقليا.
لنفترض أن لدينا الحياة الأبدية. وهكذا استطاع بيتهوفن أن يؤلف سيمفونية إلهية أخرى ولكن من ناحية أخرى لم يستطع هتلر أن يموت. ولكن ما هو؟ لا يمكن إيقاف التكنولوجيا، لذلك سيأتي تمديد الحياة. إلا أنه إذا لم يكن صحيحًا تطوريًا، فسيأتي الانتقاء الطبيعي ويبيده. 60 مليون سنة، أو 5,000 سنة كانوا هناك من حيث الكون.
مثير للاهتمام. حتى 50 سنة هي غمضة عين. ليس من أجلنا بل من أجل الإنسانية.
إن زراعة الأعضاء للزرع في المختبر (الجنين الذي سيكون مناسبًا للمريض بحيث لا يكون هناك رفض ولا حاجة لقمع جهاز المناعة) سيكون خطوة كبيرة نحو الحياة الأبدية.
بالطبع، سيكون هناك العديد من المشاكل التي يتعين حلها (لن يكون من الممكن زرع دماغ، لذلك سيستمرون في الموت بسبب ليتزهايمر)
كم سنة أخرى تعتقد أنها ستستغرق حتى تنعدم تقريبًا عمليات زرع الأعضاء من متبرع حي أو ميت، ولن يكون هناك سوى أعضاء تم إنشاؤها في المختبر؟