كيف تمت عملية هندسة أنسجة القلب البشري ودراستها؟
نجح علماء من جامعة نورث ويسترن ميديسين في تطوير طريقة جديدة لقياس انقباض القلب والنشاط الكهربائي في أنسجة القلب البشرية المعدلة وراثيا، وذلك وفقا للنتائج المنشورة في مجلة Science Advances.
قالت الدكتورة إليزابيث ماكنالي، أستاذة الطب الوراثي في إليزابيث جيه وارد، والتي كانت أحد المؤلفين الرئيسيين للدراسة، إن أبحاث القلب كانت محدودة لسنوات بسبب نقص نماذج الخلايا واعتمدت على نماذج حيوانية لتحل محل قلوب البشر.
وقال ماكنالي، الذي يرأس أيضًا مركز الطب الوراثي: "نحن بحاجة إلى خلايا تنبض بالفعل وتتمتع بخصائص كهربائية، ويمكننا جمع خلايا الدم من المرضى المصابين بأمراض وراثية وتحويلها إلى خلايا جذعية في طبق، ومن هذه الخلايا الجذعية، نبني أنسجة قلب ثلاثية الأبعاد يمكننا الآن مراقبتها بعناية، حيث تتمتع هذه النماذج بالعديد من خصائص قلوب البشر".
إنشاء أنسجة قلب بشرية
في الدراسة، قامت ماكنالي وفريقها التعاوني من الأطباء وعلماء الوراثة والمهندسين البيولوجيين بإنشاء أنسجة قلب بشرية في طبق باستخدام الخلايا العضلية القلبية المشتقة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات المستحثة التي تم جمعها من مرضى يعانون من حالات قلبية وراثية.
عادة، يتم زراعة هذه الخلايا على أطباق مسطحة، لكن الباحثين زرعوا الخلايا في حلقات لتقليد القلوب البشرية الحية بشكل أفضل.
بعد ذلك، ربط العلماء القلوب المصنعة بأجهزة استشعار صغيرة ومرنة تسجل نشاط العضلات والكهرباء في الوقت الحقيقي.
وقد تم تطوير أجهزة الاستشعار بالتعاون مع جون أ. روجرز، أستاذ علوم وهندسة المواد والهندسة الطبية الحيوية وجراحة الأعصاب في لويس سيمبسون وكيمبرلي كويري، والذي كان أحد المؤلفين الرئيسيين للدراسة، إلى جانب إيجور إيفيموف، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية والطب في قسم أمراض القلب.
وأخيرًا، قام الباحثون بإحداث ضربات قلب غير منتظمة في الخلايا واختبروا كيفية استجابة الأنسجة للأدوية المستخدمة عادةً لدى المرضى لتثبيت نظم القلب، وتم اختبار نوعين من أدوية القلب المستخدمة عادةً، وكلاهما أعاد ضربات قلب الأنسجة إلى وضعها الطبيعي، وفقًا للدراسة.
وبحسب ما نشره موقع ميديكال إكسبريس، قال دومينيك فولينكامب، المؤلف الأول للدراسة: "كان من الصعب تحديد الخصائص الكهربائية جيدًا في هذه الأنواع من الأنسجة".
وأضاف: "تستطيع هذه المنصة أن تخبرنا عن مدى ميل المرضى إلى الإصابة باضطرابات نظم القلب، كما تسمح لنا بإجراء تخطيط كهربائي للقلب على الأنسجة نفسها، على غرار الطريقة التي نستجوب بها الخصائص الانتخابية لقلب المريض في العيادة، وهذه هي الميزة الحقيقية".
وبالإضافة إلى السماح للأطباء بدراسة نماذج فردية لقلوب مرضاهم، فإن القدرة على مراقبة الوظيفة في الأنسجة المصممة هندسيًا قد تعمل على تسريع أبحاث القلب على نطاق أوسع، كما قالت ماكنالي.
وأضافت أن "الخطوة التالية هي معرفة كيفية تصنيع بعض هذه الأجهزة الصغيرة حتى يتمكن أشخاص آخرون في الميدان من استخدامها أيضًا".
وأشارت ماكنالي إلى أن استخدام أنسجة القلب المعدلة وراثيا قد يخفف بعض الحاجة إلى النماذج الحيوانية في أبحاث القلب، ويوفر نموذجا بشريا للقلوب الحية.
وتابعت: "إذا حصلنا على نتائج من الأنسجة يمكنها التنبؤ بما يحدث في البشر، فسيكون ذلك قيما للغاية بالنسبة لنا".
وقالت: "لقد استخدمنا نماذج حيوانية في مجالنا لفترة طويلة، ولكن النماذج الحيوانية لا تستطيع التنبؤ بما سيحدث في البشر إلا إلى حد ما. وهذا من شأنه أن يقلل من كمية العمل الذي يتعين القيام به على الحيوانات. ونحن نعتقد أن الحصول على خلايا بشرية يشكل خطوة أولى جيدة نحو التمكن من القيام بذلك".
