تمكن فريق من الباحثين بقيادة البروفيسور المشارك شيلي تسليم من كلية الهندسة الميكانيكية في التخنيون من "إملاء" على خلايا القلب المعدل الذي ستنبض به، باستخدام التأثير الميكانيكي فقط. ومن المتوقع أن يؤثر اكتشاف أهمية الاتصال الميكانيكي على فهم وعلاج أمراض القلب
الباحثون في التخنيون تمكنوا من "إملاء" على خلايا القلب المعدل الذي ستنبض به، وذلك من خلال التأثير الميكانيكي فقط. تم تحقيق التأثير عن طريق "خلية ميكانيكية" اصطناعية تنتج تشوهات ميكانيكية دورية تحاكي خلية قلب قريبة على السطح الذي تنمو عليه الخلية المستهدفة التي تم اختبارها. وفي وقت قصير قامت الخلية المستهدفة بتعديل إيقاعاتها حسب الإيقاع الذي يملي عليها. علاوة على ذلك، استمرت الخلية في النبض بهذا المعدل لمدة ساعة كاملة بعد توقف التحفيز الميكانيكي.
تم إجراء البحث المنشور يوم الخميس في مجلة "Nature Physics" في مختبر البروفيسور المشارك شيلي تسيل، من كلية الهندسة الميكانيكية في التخنيون، والذي يدرس الاتصال بين الخلايا (Cell-cell communication) للموضوع. وتوضح قائلة: "الاتصال بين الخلايا ضروري لنمو الخلايا والأنسجة وتطورها وعملها". "وحتى الآن كان من المعتاد افتراض أن هذا الاتصال يتم بالوسائل الكيميائية والكهربائية فقط، ولكننا أظهرنا أن الخلية تتمتع بقدرة الاستشعار الميكانيكي (cell mechanosensing) وأنها تستجيب للتغيرات الميكانيكية في البيئة - على سبيل المثال، للتشوهات الميكانيكية التي تنشأ نتيجة لتطبيق القوى من قبل الخلايا المجاورة. علاوة على ذلك، فإن نطاق تأثير التأثير الميكانيكي أكبر من نطاق التأثيرات الكهربائية والكيميائية. والآن اكتشفنا أن مدة التأثير تكون أكبر أيضًا عندما يكون التحفيز ميكانيكيًا، مما يشير إلى أن الاتصال الميكانيكي يسبب تغيرات كيميائية حيوية في الخلية تبقى مع مرور الوقت."
وفي الدراسة، أظهرت البروفيسورة مشنا تسيل وفريقها أن خلايا القلب تتزامن مع بعضها البعض حتى عندما لا تكون متجاورة مع بعضها البعض؛ يكفي أن يكونوا على نفس الركيزة المرنة، وهي أنسجة القلب، لأن التأثير الميكانيكي "يمر" من خلال الركيزة. والآن، كما ذكرنا، يتبين أن هذا التأثير يستمر حتى بعد توقف التحفيز (الخلية الميكانيكية). "في الدراسة الحالية، أظهرنا أنه من الممكن "تدريب" خلية قلب معزولة بحيث تنبض بالتردد المطلوب، عن طريق التحفيز الميكانيكي للركيزة التي تقع عليها. بالإضافة إلى ذلك، أوضحنا أن الاتصال الميكانيكي يلعب دورًا مهمًا في فسيولوجيا القلب: فمن الضروري أن تقوم الخلايا المختلفة بترجمة الإشارة الكهربائية إلى نبض ميكانيكي موحد ومشترك. الاستنتاج العملي هو أن إضافة الجانب الميكانيكي لأجهزة تنظيم ضربات القلب سيحسن بشكل كبير من فعاليتها."
حصلت البروفيسور المشارك شيلي تسليم على شهاداتها الثلاث – الأولى في الكيمياء وعلوم الكمبيوتر، والثانية والثالثة في الكيمياء الفيزيائية، في الجامعة العبرية في القدس. أكملت دراستها بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا للتكنولوجيا مع البروفيسور ديف تيريل، وهو كيميائي متخصص في البوليمرات. يعد بحثها مثالاً ممتازًا للبحث متعدد التخصصات. هي عالمة فيزياء حيوية بدأت حياتها المهنية كمنظرة، ثم أصبحت مجربة، وتقوم حاليًا بالبحث في الاستشعار الميكانيكي في الخلايا الحية في كلية الهندسة الميكانيكية.
الضرب المتزامن لخلايا القلب المقترنة ميكانيكيًا: تصوير فوتوغرافي بفاصل زمني لزوج من خلايا القلب النابضة على ركيزة بصلابة تبلغ 3.8 كيلو باسكال. فرق الطور (يسار) وتصوير الكالسيوم (يمين). مقياس المسافة 20 ميكرون.
مجال التشوه الذي تم الحصول عليه في الركيزة أثناء الضرب المتزامن لخلايا القلب المقترنة ميكانيكيًا: تصوير الفاصل الزمني لحقل التشوه الناتج عن زوج من خلايا القلب النابضة على الركيزة بصلابة تبلغ 3.8 كيلو باسكال. تسمح جزيئات الفلورسنت التي يتم إدخالها في الجل بتتبع مجال التشوهات في الجل.
