أعلن باحثون في جامعة تل أبيب عن إحراز تقدم في اتجاه إنتاج رقعة للقلب بعد الإصابة بالسكتة الدماغية، ولاحقًا أيضًا طباعة قلب كامل باستخدام الطابعة* وتمكنوا من إنتاج قلب مصغر من الخلايا الدهنية البشرية باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد في حوالي ثلاث ساعات. ونشرت نتائج البحث الليلة الماضية في مجلة العلوم المتقدمة
هناك احتمال في المستقبل ألا نحتاج إلى عمليات زرع أعضاء من أجسام المتبرعين، إذا كانت طريقة طباعة قلب كامل التي تم عرضها أمس في جامعة تل أبيب في نفس وقت المقال المنشور في مجلة العلوم المتقدمة. حساء. ويأمل الباحثون على الأقل أن يكون من الممكن استخدام هذه التكنولوجيا لإنتاج أنسجة القلب لتحل محل الخلايا المتندبة التي تضررت بسبب نوبة قلبية.
نجح الباحثون في مختبر البروفيسور تال دفير في جامعة تل أبيب، لأول مرة في العالم، في حل تحدي كبير للغاية في الطب الحديث: استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد وأنسجة مأخوذة من مريض لطباعة قلب حي. والخلايا التي يتكون منها القلب مأخوذة من الخلايا الدهنية في بطن الشخص، لكن قطر القلب الذي وصلت إليه حتى الآن يبلغ حوالي 2.5 سنتيمتر، أي بحجم قلب أرنب تقريبا.
تم إجراء البحث الرائد من قبل طالب الدكتوراه نداف نور والدكتور عساف شابيرا في مختبر البروفيسور دفير، في كلية بيولوجيا الخلايا الجزيئية والتكنولوجيا الحيوية في كلية علوم الحياة، في قسم هندسة المواد في كلية الهندسة. وفي مركز ساجول للتكنولوجيا الحيوية التجديدية - وكلها في جامعة تل أبيب.
يقول البروفيسور دفير: "منذ اختراع تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، يحاول الباحثون في جميع أنحاء العالم استخدامها لطباعة الأنسجة والأعضاء المخصصة للزراعة، من بين أمور أخرى". "لقد طورنا تقنية جديدة توفر إجابة لجزء كبير من الصعوبات التي نشأت على طول الطريق."
ولأغراض الدراسة، استخدم الباحثون الأنسجة الدهنية المأخوذة من المريض، وفصلوا الخلايا الدهنية عن مادة الكولاجين خارج الخلية التي تدعم الخلايا. وفي عملية متقدمة من الهندسة الوراثية، قاموا بتحويل الخلايا الدهنية إلى خلايا جذعية، وقامت الخلايا الجذعية بتكوين خلايا عضلة القلب والخلايا التي تشكل الأوعية الدموية. وفي الوقت نفسه، ابتكروا نوعًا من "الحبر" للطباعة من المادة الكولاجينية. الآن قاموا بخلط جميع المكونات وتغذية الخليط بالطابعة، والتي طبعت وفقًا لتعليمات الكمبيوتر، وفقًا لصور الرنين المغناطيسي والصور المقطعية لقلب الإنسان. يتكون القلب المطبوع بهذه الطريقة من خلايا صغيرة جدًا، والتي تنقبض بالفعل وتظهر عليها خصائص خلايا القلب. ويعمل الباحثون اليوم على زراعة القلب في بيئة خاصة (مفاعل حيوي)، حتى تصبح الخلايا خلايا قلب ناضجة تتواصل مع بعضها البعض وتعمل بأقصى قدر من الكفاءة. ويأمل الباحثون أن يتم زرع قلوب مطبوعة من هذا النوع في الحيوانات في العام المقبل، من أجل اختبار وظيفتها.
ويختتم البروفيسور دفير حديثه قائلاً: "إن الطريقة التي طورناها تجعل من الممكن طباعة قلب بأي حجم مرغوب، وبما أن القلب المطبوع مصنوع من أنسجة المريض نفسه، فلن يرفضه الجسم". "علاوة على ذلك، فإن هذه الطريقة تتيح بالفعل طباعة أي عضو مطلوب للزراعة، ونعتقد أنها تفتح الباب أمام تقنيات مستقبلية، والتي ستلغي تمامًا الحاجة إلى التبرع بالأعضاء. وعندما يحتاج المريض إلى عملية زرع، يتم أخذ أنسجة من جسمه، ثم يتم طباعة العضو المناسب في حجمه وخصائصه، ثم يتم زرعه في جسده.
وفي محادثة مع الصحفيين، أوضح البروفيسور دفير: "خلايا عضلة القلب ليست خلايا تنقسم، نحن فقط نريدها أن تنقبض بطريقة متزامنة. وفي الوقت نفسه، نعمل على تصحيحات مصممة لعلاج النوبات القلبية، ولكن كجزء من إثبات البرمجة، أظهرنا أننا قادرون أيضًا على طباعة قلب كامل".
"لم يتم الوصول إلى العيادة بعد، وما زلنا نجري تجارب على المواد الحيوية في الخنازير، ولكن في الخطوات التالية سنقوم بزراعة رقعة كاملة. نريد زرع القلوب في غضون عام أو عامين في الحيوانات الصغيرة - أرنب، فأر. بمجرد أن يتم تداول شيء ما، فهو خارج يدي. إن تكلفة القيام بذلك في المختبر في الوقت الحالي ليست مثل التكلفة في السماء، ولكن عندما تريد القيام بذلك على البشر، عليك القيام بذلك في ظروف أكثر تعقيمًا. كمية الخلايا أكبر بكثير."
وردا على سؤال حول الفرق بين تطوير المجموعة في جامعة تل أبيب والمجموعات الأخرى في العالم وفي إسرائيل التي تعمل في مجالات مماثلة، قال البروفيسور دفير: "الشركات تطبع المادة بنفسها ولكن بدون خلايا، والبعض الآخر يطبع المادة". بقع تحتوي على خلايا ولكن بدون أوعية دموية. بالإضافة إلى ذلك، فإن إحدى أكبر مزايانا هي أن الخلايا تأتي من المريض نفسه. ويستخدم آخرون مواد جاهزة للاستخدام، ولكنها ليست مخصصة للمريض وهذا يشجع الاستجابة المناعية."
وفي حديث مع موقع العلوم، يشرح الدكتور عساف شابيرا، وهو أحد المشاركين في البحث أيضًا، العملية: "نأخذ الأنسجة الدهنية من المريض الذي نريد أن نلمس قلبه ويتم فصل هذا النسيج إلى مكوناته وخلاياه والمواد خارج الخلية - الكولاجين بشكل رئيسي. نقوم بهندسة الخلايا باستخدام الهندسة الوراثية، وتحويلها إلى خلايا جذعية مستحثة، ومن ثم يمكننا فرزها إلى أنواع الخلايا التي نريدها، في هذه الحالة، مجموعة واحدة من خلايا عضلة القلب، والتجمع الآخر - الخلايا التي تشكل الأوعية الدموية ".
"إن التطور الكبير هو الجمع بين القدرة على طباعة أنسجة القلب بدقة ثلاثية الأبعاد وحتى نموذج للقلب بأكمله عندما يحتوي كل من الأنسجة والقلب بأكمله على أوعية دموية وجميع الأشكال التشريحية المطلوبة للوظيفة، وبالإضافة إلى ذلك، كل شيء يتم تخصيص المواد المستخدمة للطباعة."
ولا يتم تخصيص الخلايا نفسها فحسب، بل يتم تخصيص شكل القلب، حيث يتم إجراء أشعة مقطعية لقلب المريض، والتي يتم بموجبها هندسة الأوعية الدموية، ومن ثم يمكن لصقها على المنطقة التي تضررت، على سبيل المثال. وفي حالة الأزمة القلبية، يتم بالطبع زرعها مع خلايا القلب والأوعية الدموية، وببطء تندمج تلك الرقعة مع القلب، وتقوي ذلك الجزء التالف وتستعيد نشاطه. وشيئًا فشيئًا تبدأ الخلايا في التحدث مع بعضها البعض. في شركة Patch، أجرينا مؤخرًا تجربة على الخنازير وشهدنا تحسنًا. لقد أتاحت لنا تقنية طباعة الأبعاد إمكانية الإنتاج بدقة عالية حتى وفقًا لتشريح المريض. "
كم من الوقت تستغرق طباعة القلب؟
"يستغرق النموذج الصغير ما بين 3.5 إلى 4 ساعات، وبالطبع، إذا كان القلب أكبر، يكون الوقت أطول، ولكن يتم أيضًا تحسين الآلات من وقت لآخر. عندما نأخذ عينة من الدهون ونحولها إلى خلايا جذعية مستحثة، يمكن للخلايا الجذعية المستحثة أن تتكاثر ومن ثم نقوم بمضاعفتها في أنابيب الاختبار. بمجرد فرزها، تنخفض قدرتها على الانقسام، ولكن حتى ذلك الحين تتضاعف بأعداد كبيرة، عدة ملايين. وبما أن الخلايا لديها القدرة على الانقسام كخلايا جذعية، فليست هناك حاجة لإزالة العديد من الخلايا من الجسم."
ولكن القلب لديه أكثر من نوعين من الخلايا؟
الدكتور شابيرا: "هناك أنواع أكثر من الخلايا، لكننا نعرض حاليًا قدرتها. يمكننا مضاعفة العديد من أنواع الخلايا، لكن الطابعة. آلتنا قادرة على طباعة أربعة أنواع من الخلايا."
لماذا تتحول الخلايا الدهنية إلى خلايا القلب؟
"من السهل الحصول على الأنسجة الدهنية المحددة التي نرغب في استخدامها، وهي عملية جراحية طفيفة التوغل نستخرج فيها الدهون من الثرب، وهو نسيج دهني يحمي الأمعاء مثل ستارة في تجويف البطن."
للبحث العلمي
تعليقات 2
جميلة!
لماذا ندفع دائما ثمن رغبتنا في الاندفاع إلى الأمام؟
الجواب: لأنهم أضعف من أن يقاوموا ولا يستطيعون الكلام. لكنهم قادرون على الصراخ عندما يتعرضون للأذى أو عندما يتم احتجازهم لسنوات في أقفاص معقمة في غرف المختبر. الحل: هذا الجزء مخفي عن العرض العام.
وسبق أن قال البروفيسور تال دفير في إحدى المقابلات إن العديد من المتطوعين اتصلوا به لإجراء التجارب، فما هي المشكلة؟ هل سيكون الأمر أكثر صعوبة؟ أن معدل التقدم سوف يتباطأ؟ كل هذا لا يبرر إحالة الجيش الإسرائيلي إلى التجارب رغما عنه. ونحن كبشرية ليس لدينا أي مبرر أخلاقي للقيام بذلك لمجرد أنه يختصر طريقنا. من الممكن أنه لو تم حظر التجارب في BAH لكنا قد تأخرنا لسنوات عديدة، لكن هذا ممكن ليس بسبب تطور طرق أخرى. وفي كلتا الحالتين، ليس من حقنا تسريع التقدم على حساب الضعفاء. تقدم منقذ للحياة؟ إنه أمر واضح، ولكن من الواضح أيضًا للجميع أنه حتى من أجل إنقاذ الأرواح، ليس كل شيء مسموحًا به - لتجنب التجارب على البشر (السجناء، والمتخلفين، وما إلى ذلك) على الرغم من أنه من الواضح أنها ستعجل بالتقدم.
ويبدو أنه يتم هنا ارتكاب جريمة منظمة تتعاون معها البشرية جمعاء فقط لأنها لصالح البشرية. يعلم الجميع سرًا أن هذه جريمة (وبالتالي التستر) ولكن الجميع يغضون الطرف بغمزة مشتركة وبالتالي يستمر ارتكابها. إنها معاناة لا توصف بالنسبة للحيوانات، أما بالنسبة لنا فهي ضربة خفيفة في الجناح. ولكن يجب أن نتذكر أن الموافقة العامة على ارتكاب جريمة ما لا تؤهلها، ولا سيما الجرائم غير الخطيرة.