علماء يبتكرون أول عضو قادر على إنتاج الدم

كيف تتطور الأعضاء البشرية وماذا يحدث لها عندما تصاب بالأمراض؟ للإجابة على هذه الأسئلة، يركز الباحثون بشكل متزايد على ما يسمى بالأعضاء.

تتكون هذه الأعضاء الصغيرة، التي لا يتجاوز حجمها بضعة ملليمترات، من مجموعات من الخلايا المزروعة في المختبر والتي يمكن أن تشكل هياكل تشبه الأعضاء.

على غرار التطور الجيني، تجعل العضويات من الممكن دراسة تفاعل الخلايا في الفضاء ثلاثي الأبعاد - على سبيل المثال في العمليات الأيضية أو آليات المرض.

وذكر موقع ميديكال إكسبريس أن إنتاج العضويات أمر صعب؛ إذ يجب إضافة العناصر الغذائية المطلوبة وعوامل النمو وجزيئات الإشارة بترتيب محدد وفي أوقات محددة وفقًا لجدول زمني دقيق.

إنتاج عضو مكون للقلب

في عام 2021، نجح فريق البحث بقيادة الدكتور روبرت زويجارد، عالم الأحياء الخلوية  لأول مرة في إنتاج عضو مكون للقلب (HFO) وإعادة إنتاج المسار بالكامل إلى المرحلة المبكرة من القلب البشري في ثقافة الخلايا.

من بين المشكلات التي لم يتم حلها في مجال العلوم حتى الآن تطوير نموذج يحاكي نمو القلب وتكوين الدم معًا.

تبدأ عملية تكوين الدم في الجنين البشري بعد الأسبوع الرابع في الشريان الأورطي، في وقت قريب من وقت ومكان نمو القلب.

وبناءً على نموذج العضو القلبي الخاص بهم، أضاف الباحثون تدريجيًا عوامل خاصة وبالتالي أنشأوا عضو قلب جديد مولد للدم (HFO المولد للدم، BG-HFO). وقد نُشر نجاح هذا البحث مؤخرًا في مجلة Nature Cell Biology.

تطور الأنسجة كما في الجنين

يتم إنشاء القلوب الصغيرة من الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات (hPSC)، هذه الخلايا لها خصائص خاصة: يمكن أن تتكاثر إلى أجل غير مسمى في المزرعة وتشكل أي نوع من الخلايا.

بمساعدة الإشارات البيولوجية أو الكيميائية المضمنة في مصفوفة هلامية مائية، يمكن التحكم في الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات بطريقة تجعل التجمعات الخلوية ثلاثية الأبعاد تتطور إلى عضيات قلبية في غضون 10 إلى 14 يومًا.

هذه ليست مجموعات من خلايا عضلة القلب، بل هي هياكل معقدة تتكون من سبعة أنواع مختلفة على الأقل من الخلايا والأنسجة ذات البنية الواضحة.

كما هو الحال في التطور الجيني الطبيعي، يتكون القلب المصغر الاصطناعي من 3 طبقات على شكل كوب ويشمل خلايا القلب وسلائف الكبد والرئتين والأوعية الدموية.

توضح الدكتورة ميريانا داردانو، المؤلفة الأولى للدراسة: "لقد قمنا الآن بتكييف بروتوكول التمايز الخاص بنا، أي تعليماتنا التجريبية الخاصة، وأضفنا طبقة بطانية كثيفة إلى العضو القلبي، الذي يبطن الأوعية الدموية والتي تنشأ منها الخلايا المكونة للدم والخلايا السلفية ".

وأضافت: "هذا هو أول نموذج عضو بشري من نوعه يجمع بين جميع الأنسجة وفقًا للتطور في الجنين".

ويؤكد الدكتور ليكا دراكليس، أحد قادة العمل البحثي، أن "دراستنا الآن تمكن الباحثين الآخرين من التحقيق في كيفية حدوث التفاعل بين الأنسجة في عملية تكون الدم في مزارع الخلايا".

ومع ذلك، فإن النتائج الجديدة لا تهم العلوم فقط من أجل توضيح تطور الأعضاء الصحية وتكوين الدم.

يمكن أن يعمل العضو القلبي الموسع كنموذج لأمراض مثل كوفيد-19، الذي يهاجم القلب والأوعية الدموية وكذلك الرئتين.

يمكن أيضًا التحقيق في العدوى بالفيروسات أو البكتيريا الأخرى أو السرطان أو التشوهات الناجمة عن العيوب الجينية في طبق زراعة الخلايا لفهم وعلاج أمراض القلب والأوعية الدموية بشكل أفضل. تعتبر الأعضاء مناسبة أيضًا لاختبار العوامل الدوائية.

وقال دراكليس: "في بعض الحالات، يعمل هذا بشكل أفضل من النماذج الحيوانية، على سبيل المثال، لأن هذه النماذج تخضع لتأثيرات بيولوجية أخرى ولا يمكن نقل النتائج إلى البشر إلا على نطاق محدود".