قام الباحثون من جامعة «كارنيجي ميلون» بابتكار طريقة جديدة يمكن استخدامها لطباعة قلب بشري كامل الحجم. تعتمد الطريقة الجديدة على استخدام الكولاجين، وهو البروتين الهيكلي الرئيس في جسم الإنسان لعمل «سقالات» من الأنسجة يمكن أن تُشكل بواسطة الطباعة ثلاثية الأبعاد على هيئة عضلة القلب. ويقول العلماء إن تلك العضلة ستكون قادرة على أداء وظيفة القلب الطبيعي نفسها، ما يعطي مرضى الفشل القلبي آمالاً جديدة.
يتكون كل عضو من أعضاء الجسم البشري،مثل القلب، من خلايا متخصصة يتم تجميعها معاً بواسطة سقالة بيولوجية تسمى «المصفوفة الخلوية».
توفر تلك المصفوفة الإشارات البينية والكيميائية الحيوية التي تحتاجها الخلايا للقيام بوظيفتها عبر مجموعة من البروتينات المعقدة التي تستخدم أساليب التصنيع الحيوي لأداء الوظائف كافة، ولم يكن من الممكن حتى الآن إعادة بناء تلك المصفوفة بالأساليب العادية.
استخدم الباحثون في تلك الدراسة تقنية جديدة معروفة باسم «التضمين الحر» للتغلب على التحديات المرتبطة بتكوين المصفوفة الخلوية. وأظهروا في الدراسة إمكانية طباعة أجزاء من القلب قد تعمل معاً بكفاءة كاملة تشبه كفاءة القلب الطبيعي.
وقام الباحثون فعلاً بطباعة صمام قلبي وبطين صغير يمكنهما العمل في الظروف المعملية بدقة عالية، ودون أي مشكلات تُذكر.
يقول أستاذ الهندسة الطبية الحيوية،آدم فاينبرج، في تصريحات لـ «الرؤية»، إن «الكولاجين أظهر كفاءة واعدة في تكوين الخلايا القلبية، كما أظهرت تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد دقة مذهلة في طباعة قلب بشري يحاكي من حيث الشكل والوظيفة القلب الطبيعي».
تكتظ قوائم الانتظار بالملايين ممن يعانون فشلاً قلبياً ويحتاجون إلى أعضاء بديلة. ويقول آدم إن هناك حاجة ملحة لإيجاد طرق جديدة لهندسة الأعضاء الاصطناعية القادرة على إصلاح أو استكمال أو استبدال وظيفة القلب.
ويشير آدم إلى أن الكولاجين «مادة ثورية مرغوبة للغاية في عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد» كونها تشكل حرفياً «كل نسيج منفرد من الجسم». لذا، والكلام لا يزال على لسان آدم، ابتكر الباحثون في تلك الورقة المنشورة أمس الخميس في دورية ساينس العلمية طريقة جديدة لمنح الكولاجين فرصة لعمل السقالات الحيوية بسهولة ودون تكاليف باهظة.
تعتمد تلك الطريقة على نوع من أنواع الهلام الذي يستخدم لمنح الكولاجين فرصة للتصلب في مكانه. يقوم الباحثون بخلط الهلام مع الكولاجين ثم يضعونه في طابعة ثلاثية الأبعاد، وبعدها يقوم الباحثون بتسخين الخليط ورفع حرارته من درجة حرارة الغرفة إلى درجة حرارة الجسم، فيخرج الهلام تاركاً فجوات داخل الكولاجين تمثل الحجرات القلبية.
وتُعد تلك الطريقة مثيرة بحق في مجال الطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد، إذ يمكن استخدامها لطباعة سقالات الكولاجين على نطاق واسع وبتكاليف زهيدة. وبسهولة شديدة سيتمكن أي معمل متاح في مدرسة ثانوية من طباعة قلوب بشرية صالحة للزراعة في أجسام المرضى.
يتكون كل عضو من أعضاء الجسم البشري،مثل القلب، من خلايا متخصصة يتم تجميعها معاً بواسطة سقالة بيولوجية تسمى «المصفوفة الخلوية».
توفر تلك المصفوفة الإشارات البينية والكيميائية الحيوية التي تحتاجها الخلايا للقيام بوظيفتها عبر مجموعة من البروتينات المعقدة التي تستخدم أساليب التصنيع الحيوي لأداء الوظائف كافة، ولم يكن من الممكن حتى الآن إعادة بناء تلك المصفوفة بالأساليب العادية.
وقام الباحثون فعلاً بطباعة صمام قلبي وبطين صغير يمكنهما العمل في الظروف المعملية بدقة عالية، ودون أي مشكلات تُذكر.
يقول أستاذ الهندسة الطبية الحيوية،آدم فاينبرج، في تصريحات لـ «الرؤية»، إن «الكولاجين أظهر كفاءة واعدة في تكوين الخلايا القلبية، كما أظهرت تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد دقة مذهلة في طباعة قلب بشري يحاكي من حيث الشكل والوظيفة القلب الطبيعي».
تكتظ قوائم الانتظار بالملايين ممن يعانون فشلاً قلبياً ويحتاجون إلى أعضاء بديلة. ويقول آدم إن هناك حاجة ملحة لإيجاد طرق جديدة لهندسة الأعضاء الاصطناعية القادرة على إصلاح أو استكمال أو استبدال وظيفة القلب.
ويشير آدم إلى أن الكولاجين «مادة ثورية مرغوبة للغاية في عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد» كونها تشكل حرفياً «كل نسيج منفرد من الجسم». لذا، والكلام لا يزال على لسان آدم، ابتكر الباحثون في تلك الورقة المنشورة أمس الخميس في دورية ساينس العلمية طريقة جديدة لمنح الكولاجين فرصة لعمل السقالات الحيوية بسهولة ودون تكاليف باهظة.
تعتمد تلك الطريقة على نوع من أنواع الهلام الذي يستخدم لمنح الكولاجين فرصة للتصلب في مكانه. يقوم الباحثون بخلط الهلام مع الكولاجين ثم يضعونه في طابعة ثلاثية الأبعاد، وبعدها يقوم الباحثون بتسخين الخليط ورفع حرارته من درجة حرارة الغرفة إلى درجة حرارة الجسم، فيخرج الهلام تاركاً فجوات داخل الكولاجين تمثل الحجرات القلبية.
وتُعد تلك الطريقة مثيرة بحق في مجال الطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد، إذ يمكن استخدامها لطباعة سقالات الكولاجين على نطاق واسع وبتكاليف زهيدة. وبسهولة شديدة سيتمكن أي معمل متاح في مدرسة ثانوية من طباعة قلوب بشرية صالحة للزراعة في أجسام المرضى.