ليتعلم من السمكة القطبية كيفية الحفاظ على الدم والأنسجة لفترة طويلة

تخيل بنك الدم أو بنك الأعضاء حيث يمكن الاحتفاظ بالدم والأنسجة بأكملها في حالة ركود، مع عدم وجود نشاط إنزيمي تقريبًا، وبالتالي لفترة أطول مما هو ممكن حاليًا

بواسطة: شمعون بوغان

تعتبر عمليات نقل الدم وزرع الأعضاء من الإجراءات الطبية المنقذة للحياة. ونحن ندرك جميعًا الأهمية الحاسمة للتوافر الفوري والملاءمة البيولوجية لاستخدامها عند الحاجة. تخيل بنك الدم أو بنك الأعضاء حيث يمكن الاحتفاظ بالدم والأنسجة بأكملها في حالة ركود، مع عدم وجود نشاط إنزيمي تقريبًا، وبالتالي لفترة أطول مما هو ممكن حاليًا.

جوهر المشكلة:

قد تؤدي درجة الحرارة المحيطة التي تبلغ 0 درجة مئوية أو أقل إلى ركود الماء في خلايا الجسم. يحتل الثلج حجمًا أكبر من نفس الكمية من الماء السائل. ولذلك فإن الخطر الكبير لركود الماء في الخلايا هو تمزق غشاء الخلية وتشتت محتوياتها في البيئة. بالإضافة إلى ذلك، أثناء ذوبان الجليد المتدرج، هناك خطر من أنه في نطاق درجة حرارة ضيق حول نقطة التجمد، ستحدث إعادة تشكيل إبر الجليد المجهرية، والتي ستخترق جدران الخلايا. وبذلك تفقد المواد البيولوجية الحيوية قيمتها وفائدتها.

الحل في الطبيعة وعلم الوراثة التطوري مثير للاهتمام:
في الكائنات الحية التي تعيش في الأماكن التي يوجد فيها خطر التجمد، تم العثور على تكيف تطوري خاص: يحتوي دمها على مادة مضادة للتجمد، مما يمنع تكوين بلورات الجليد في الدم والخلايا [1]. يصف جيلي هاسكين، في مقالته "مقدمة لرحلة إلى القارة القطبية الجنوبية" [2]، الأسماك من المجموعات الفرعية القطبية. إن بقائهم في المياه المتجمدة هو نجاح كيميائي حيوي تطوري. يحدث الانخفاض الكبير في درجة التجمد في الدم والجسم بسبب ثمانية أنواع من الجزيئات البيولوجية المضادة للتجمد، وهي بروتينات عبارة عن جليكوببتيدات، ذات تركيبة وبنية فريدة.
يصف الباحثون في الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم [3] كيف أنه في طرفي الأرض، الأبعد عن بعضهما البعض، قام نوعان مختلفان تمامًا من الأسماك بتطوير نفس الجينات لإنتاج نفس البروتينات، البروتينات السكرية، لمنع التجمد في الجسم. البيئة البحرية المعادية، حيث تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون الصفر المئوي بسبب ملوحة ارتفاع مياه البحر. هذه هي سمكة القطب الجنوبي المسننة في الطرف الجنوبي، وسمك القد القطبي الشمالي في الطرف الشمالي.
تكنولوجيا المحاكاة الحيوية:

نشرت مجموعة من الباحثين الإنجليز في الكيمياء والطب في فبراير 2014[4] نتائج دراسة محاكاة حيوية لإيجاد مادة كيميائية تحاكي نشاط بروتينات منع تخثر الدم AF(G)Ps.
المتطلبات والتوقعات:

•  التركيب الكيميائي والتركيب المكاني للمادة يحاكيان بروتينات السكر.
• المادة قابلة للذوبان في الماء.
• المادة فعالة للغاية في منع الركود، والتركيز النشط منخفض قدر الإمكان.
• المادة غير سامة وليس لها أي آثار جانبية، ويتم تفريغها بيولوجيا في الجسم خلال وقت قصير.
• المادة بسيطة ومتوفرة ورخيصة.

תוצאות:
و. أنتجت المادة البوليمرية PVA (كحول البولي فينيل) نتائج ممتازة في تحقيق جميع الأهداف المحددة، بتركيز صغير قدره 0.1%. وهذا التركيز أصغر 100 مرة (!) من تركيز المادة المخففة، والتي تستخدم حاليًا بشكل أساسي للحفاظ على دم الحبل السري في حالة التجميد العميق.
ملحوظة: PVA - يستخدم بشكل شائع كغراء بلاستيكي منزلي وكمكون يومي في مستحضرات التجميل والعناية بالبشرة.
ب. يتيح PVA الحفظ المبرد (التجميد في الثلج الجاف) وعودة الدم والأنسجة إلى اللياقة الكاملة.
ثالث. ليست هناك حاجة لفصل المادة الحافظة قبل التبرع بالدم.
ومن الآن فصاعدا، مطلوب إثبات العودة إلى النشاط البيولوجي الكامل والحصول على الموافقات للتجارب السريرية وغيرها، كما جرت العادة.

المصادر: (اضغط على الروابط)

[1] بحسب ن. ريبشتاين، المركز الوطني لمعلمي الأحياء، المواد الأساسية - علم البيئة).

[2] مصدر ثان

[3] مصدر ثالث

[4] المصدر الرابع