يطبع العلماء قلبًا ثلاثي الأبعاد باستخدام أنسجة المريض

على الرغم من أن الطباعة ثلاثية الأبعاد قد تقدمت بسرعة فائقة خلال السنوات القليلة الماضية ، إلا أن استخدامها لطباعة أعضاء بشرية فاعلة لا يزال حلماً بعيد المنال. لكن العلماء قد اقتربوا مؤخرًا من هذا الحلم خطوة أخرى.

قلب مطبوع ثلاثي الأبعاد مصمم من أنسجة وخلايا المريض.
رصيد الصورة: Advanced Science 2019 The Authors

أمراض القلب والأوعية الدموية هي السبب الرئيسي للوفاة في الولايات المتحدة.

وفقًا لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) ، يموت 610.000 شخص في الولايات المتحدة بسبب أمراض القلب كل عام.

بمجرد تقدمه إلى مراحله النهائية ، يكون خيار العلاج الوحيد هو زراعة القلب.

نظرًا لوجود عدد قليل جدًا من المتبرعين بالقلب ، فإن انتظار عملية الزرع المنقذة للحياة طويل.

يحرص العلماء على إيجاد طرق لإصلاح أنسجة القلب الموجودة لإزالة أو تأجيل الحاجة إلى الزراعة.

على سبيل المثال ، إذا تمكن الجراحون من إدخال مادة في القلب ، فيمكن أن تشكل سقالة مؤقتة لدعم الخلايا وتعزيز إعادة التنظيم الخلوي.

هذا ما يسمى بهندسة أنسجة القلب لديه عدد من المشاكل. في المقام الأول ، يحتاج العلماء إلى إيجاد نوع من المواد التي لن يرفضها الجسم. لقد جرب الباحثون بالفعل مجموعة من المواد والأساليب ، لكن المرشحين المثاليين هم خلايا من جسم المريض.

Bioink والخلايا الجذعية

خلال السنوات الأخيرة ، أحرز الباحثون بعض التقدم نحو استنساخ الأنسجة البشرية بشكل مصطنع.

اتخذت مجموعة من العلماء من جامعة تل أبيب في إسرائيل هذا العمل خطوة أخرى إلى الأمام ونقلوا هندسة أنسجة القلب إلى المرحلة التالية.

"هذه هي المرة الأولى التي ينجح فيها أي شخص في هندسة وطباعة قلب كامل مليء بالخلايا والأوعية الدموية والبطينين والغرف."
الباحث الرئيسي البروفيسور تال دفير

صمم العلماء نهجًا رائدًا يسمح لهم بإنشاء أقرب شيء إلى قلب اصطناعي حتى الآن.

كانت خطوتهم الأولى هي أخذ خزعة من الأنسجة الدهنية من المريض. ثم قاموا بفصل المواد الخلوية عن المواد غير الخلوية.

أعاد الباحثون برمجة خلايا الأنسجة الدهنية لتصبح خلايا جذعية متعددة القدرات ، والتي يمكن أن تتطور إلى مجموعة من أنواع الخلايا اللازمة لنمو القلب.

تتكون المادة غير الخلوية من مكونات هيكلية ، مثل البروتينات السكرية والكولاجين ؛ قام العلماء بتعديلها لتحويلها إلى "ارتباط حيوي".

ثم قاموا بخلط هذا الرابط الحيوي مع الخلايا الجذعية. تمايزت الخلايا إلى خلايا قلبية أو بطانية (تبطن الأوعية الدموية) ، والتي يمكن للعلماء استخدامها لإنشاء بقع قلبية ، بما في ذلك الأوعية الدموية.

يصفون أساليبهم بالتفصيل في ورقة بحثية حديثة نُشرت في المجلة العلوم المتقدمة.

"حجم قلب الأرنب"

"هذا القلب مصنوع من خلايا بشرية ومواد بيولوجية خاصة بالمريض.في عمليتنا ، تعمل هذه المواد بمثابة حوامل حيوية ، مواد مصنوعة من السكريات والبروتينات التي يمكن استخدامها للطباعة ثلاثية الأبعاد لنماذج الأنسجة المعقدة ، كما يقول البروفيسور دفير.

ويواصل قائلاً: "لقد نجح الناس في الطباعة ثلاثية الأبعاد لبنية القلب في الماضي ، ولكن ليس بالخلايا أو بالأوعية الدموية. توضح نتائجنا إمكانات نهجنا في هندسة استبدال الأنسجة والأعضاء الشخصية في المستقبل. "

لإثبات إمكانات أسلوبهم ، ابتكر العلماء قلبًا صغيرًا ولكنه دقيق من الناحية التشريحية ، مكتمل بالأوعية الدموية والخلايا.

يقول البروفيسور دفير: "في هذه المرحلة ، يكون قلبنا ثلاثي الأبعاد صغيرًا ، بحجم قلب الأرنب". "لكن القلوب البشرية الأكبر تتطلب نفس التكنولوجيا."

تجدر الإشارة إلى أن هذه التقنية لا تزال بعيدة جدًا عن القدرة على استبدال عمليات زراعة القلب. هذه مجرد خطوة أخرى على الطريق - وإن كانت خطوة كبيرة إلى حد ما.

المهمة التالية الحاسمة ، كما يقول البروفيسور دفير ، هي تعليمهم التصرف مثل القلوب. ويوضح أنهم “بحاجة إلى تطوير القلب المطبوع بشكل أكبر. تحتاج الخلايا إلى تكوين قدرة ضخ ؛ يمكنهم التعاقد حاليًا ، لكننا نريدهم أن يعملوا معًا ".

ويتابع قائلاً: "أملنا هو أن ننجح ونثبت فعالية طريقتنا وفائدتها".

لا يزال أمامنا طريق طويل ، لكن الباحثين متحمسون بشأن المدى الذي وصلوا إليه.