كيف تساهم الخلايا الجذعية في تحسين جراحة أمراض القلب؟

يواصل العلماء أبحاث الخلايا الجذعية وعلم الأحياء التجديدي منذ أن عزل جيمس تومسون أول خلية جذعية جنينية بشرية في عام 1998.

ولا يزال الباحثون يواصلون ريادة التقنيات الجديدة لتطوير هذا المجال، بما في ذلك طرق توليد خلايا شريانية وظيفية مشتقة من الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات - مما فتح الباب أمام حلول هندسية بيولوجية لمكافحة أمراض القلب والأوعية الدموية.

في دراسة جديدة نشرت في مجلة Cell Reports Medicine، استند الباحثون إلى هذا العمل لإنشاء طعم وعائي عالمي صغير القطر باستخدام الخلايا البطانية الشريانية المشتقة من الخلايا الجذعية (AECs) والتي يمكن أن تطور مجال جراحة مجازة الأوعية الدموية.

يقول المؤلف المشارك الرئيسي إيجور سلوكفين: "على الرغم من استخدام الطعوم الوعائية الاصطناعية بنجاح في العيادات لإصلاح الأوعية الكبيرة، فإن مصادر الأوعية الصغيرة القطر، والتي تُستخدم عادةً في جراحة مجازة الشريان التاجي، محدودة، يعد هذا العمل خطوة مهمة في تطوير تقنيات الخلايا الجذعية للهندسة الحيوية للطعوم الوعائية لإصلاح الأوعية القلبية وترجمتها السريرية".

حاليًا، الخيار الوحيد المعتمد سريريًا لزراعة مجازة الأوعية الدموية ذات القطر الصغير يتضمن أخذ وعاء دموي من جزء آخر من جسم المريض.

ومع ذلك، فإن هذه الطريقة جراحية ومحدودة بالأوعية التي يمكن استخدامها.

قد تكون الطعم أيضًا رديئة الجودة إذا كان المريض يعاني من أمراض مصاحبة.

الأوعية الدموية المأخوذة من متبرع آخر هي بديل ولكنها محدودة بالاستجابات المناعية التي تؤدي إلى رفض الطعم.

نجحت التجارب السريرية السابقة في تصميم طعوم وعائية وريدية صناعية لاستخدامها في مجازة الأوعية الدموية الطرفية عن طريق حصاد الخلايا البطانية الوريدية الخاصة بالمريض.

يقول المؤلف المشارك جون مافورت، وهو عالم مشارك سابق في مختبر تومسون في معهد مورجريدج: "قد تكون العلاجات الخلوية المخصصة للمرضى باهظة التكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً. أردنا تطوير طعم شرياني صغير القطر جاهز للاستخدام في البيئات السريرية".

في هذه الدراسة، استخدم العلماء طعمًا صغيرًا مصنوعًا من مادة ePTFE، وهي مادة مسامية مصنوعة من نفس مادة التيفلون. وبمجرد أن تمكنوا من توليد خلايا جذعية جذعية عالية الجودة، وضعوا طرقًا لربطها بطعم ePTFE.

ويقول مافورت: "إن مزايا استخدام الخلايا الجذعية متعددة القدرات تتمثل في القدرة على تجديد نفسها، وتوفير مصدر غير محدود للخلايا، والتحول إلى أي نوع من الخلايا البشرية".

ومع ذلك، واجه الباحثون تحديًا - حيث أن مادة ePTFE كارهة للماء وتطرده، لذلك كانوا بحاجة إلى إيجاد طريقة لتعديل سطح الطعوم حتى تتمكن الخلايا من الارتباط بها.

يقول المؤلف الأول جوي تشانج، أحد المؤلفين المراسلين للدراسة: "لقد استوحينا الإلهام من البروتينات اللاصقة المصنوعة في بلح البحر، وتحديدًا الدوبامين، وهو مكون كيميائي لهذه البروتينات".

لقد استخدموا طلاء مزدوج الطبقة يحتوي على الدوبامين والفيترونيكتين، وهو بروتين آخر لالتصاق الخلايا، لربط الخلايا البطانية بالسطح الداخلي لطعوم ePTFE.

قاموا باختبارها ضد التدفق الفسيولوجي الناتج عن مضخة وأثبتوا أن الخلايا المعدلة وراثيًا ظلت موحدة ومستقرة.

بعد ذلك، زرعوا الطعوم في الشرايين الفخذية لقرود المكاك الريسوسي، وهو نموذج شائع للقردة غير البشرية يستخدم لتشابهه مع البيولوجيا البشرية.

يعتمد نجاح أي عملية زرع على الخلايا التي تعبر عن معقد التوافق النسيجي الرئيسي (كل من الصنف الأول والصنف الثاني من معقد التوافق النسيجي الرئيسي) - وهي مجموعة من البروتينات التي تشارك في الاستجابة المناعية لرفض الجسم الغريب.

وباستخدام هذا النموذج، قام المؤلفون بتجربة تركيبات طعوم مختلفة - طعوم ePTFE عارية، أو طعوم مبطنة بخلايا جذعية جذعية تعبر عن MHC (النوع البري)، أو طعوم مبطنة بخلايا جذعية جذعية تفتقر إلى MHC (الضربة المزدوجة) - لتقييم الرفض المناعي.

تم مراقبة الطعوم كل أسبوعين باستخدام التصوير بالموجات فوق الصوتية للبحث عن علامات الفشل، وخاصة تضيق الأوعية الدموية، أو سماكة جدار الخلية، أو الجلطة الدموية في الطعوم.

ولدهشة الباحثين، فشلت 50٪ من الطعوم المزدوجة التي تم استئصالها من معقد التوافق النسيجي الكبير.

من ناحية أخرى، حافظت الطعوم البرية من نوع MHC على وظيفتها الطبيعية لمدة 6 أشهر، وكانت أكثر نجاحًا من الطعوم الأخرى.

كما لاحظ المؤلفون إعادة ملء بطانة الطعوم بالخلايا المضيفة، مما ساهم في تحقيق النجاح على المدى الطويل.

تشير نتائجهم إلى أن هذه الطعوم المعدلة وراثيًا يمكن أن تقدم مجال جراحة مجازة الأوعية الدموية وتفتح إمكانيات للتجارب السريرية على البشر.