عضو صناعي مبتكر يشكل أوعيته الدموية بنفسه

تحتوي هذه الهياكل، التي تحاكي القلب والكبد والرئتين والأمعاء، على مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا وتنظيم معقد لم يسبق رؤيته في النماذج السابقة.

لطالما استُخدمت العضويات - وهي هياكل خلوية صغيرة ثلاثية الأبعاد - لدراسة الأمراض واختبار الأدوية. ومع ذلك، تفتقر معظم العضويات إلى الأوعية الدموية، مما يحد من حجمها ووظيفتها ونضجها. على سبيل المثال، تحتاج الكلى إلى أوعية دموية لتصفية الدم، وتحتاجها الرئتان لتبادل الغازات.

في الشهر الماضي، نشر فريقان مستقلان في مجلتي "ساينس" و"سيل" تقريرًا حول كيفية إنشائهما لعضيات وعائية منذ البداية. بدأ الفريق بخلايا جذعية متعددة القدرات، ثم تلاعبوا بتمايزها لإنتاج أنسجة عضوية وخلايا أوعية دموية في آنٍ واحد.

وقال أوسكار أبيليز، خبير الخلايا الجذعية بجامعة ستانفورد والمؤلف المشارك في دراسة القلب والكبد: "تظهر هذه النماذج حقًا قوة النهج الجديد".

في البداية، كانت فرق البحث تخلط في كثير من الأحيان أنسجة الأوعية الدموية مع أنسجة أخرى بشكل منفصل في "نموذج أنبوب اختبار يجمع بين العديد من العضويات أو الخلايا الأخرى"، لكن هذا النهج لا يزال لم ينجح في إعادة إنتاج البنية الحقيقية بشكل كامل.

جاء هذا الاكتشاف المفاجئ من اكتشافٍ صدفة، أثناء تنمية الخلايا الظهارية. وجدت عدة مجموعات بحثية، منها جامعة ميشيغان، أن العضيات تُنتج تلقائيًا المزيد من الخلايا البطانية الوعائية. وبدلًا من القضاء عليها، سعوا إلى "محاكاة" هذه الظاهرة في العضيات المعوية.

مع وضع هذا الدليل في الاعتبار، حاول ييفي مياو وزملاؤه في معهد علم الحيوان التابع للأكاديمية الصينية للعلوم التحكم في النمو المشترك للخلايا الظهارية وخلايا الأوعية الدموية في طبق الزراعة نفسه. كان هذا صعبًا في البداية لأن نوعي الخلايا يتطلبان إشارات جزيئية متعارضة للنمو. ومع ذلك، وجد الفريق طريقة لضبط توقيت إضافة الجزيئات المحفزة، مما يسمح لكليهما بالنمو معًا.

نتيجةً لذلك، تمايزت عضيات الرئة، عند زراعتها في الفئران، إلى أنواع عديدة من الخلايا، بما في ذلك خلايا خاصة بالحويصلات الهوائية - موقع تبادل الغازات. وعند نموها على سقالة ثلاثية الأبعاد، رتبت نفسها ذاتيًا في هياكل تشبه الحويصلات الهوائية. وقد قيّم جوزيف بينينجر، الخبير في مركز هيلمهولتز لأبحاث العدوى (ألمانيا)، هذه الخطوة بأنها خطوةٌ مثيرةٌ للاهتمام إلى الأمام.

وبالمثل، ابتكر أبيليز عضيات قلبية تحتوي على خلايا عضلية وأوعية دموية وأعصاب. شكّلت الأوعية الدموية فروعًا صغيرة تمتد عبر الأنسجة. كما نتج عن هذا النهج أكباد مصغّرة تحتوي على العديد من الأوعية الدموية الدقيقة.

مع ذلك، لا تزال العضويات الحالية تحاكي المراحل المبكرة من التطور الجنيني فقط. يقول بينينجر إنه لكي تعمل العضويات كأعضاء حقيقية، سيحتاج العلماء إلى تطوير أوعية دموية أكبر، وأنسجة داعمة، وأوعية لمفاوية. ويتمثل التحدي التالي في "فتح الصمامات" للأوعية الدموية لحمل التدفق الفعلي. ويضيف: "هذا مجال مثير للاهتمام للغاية".