طوّر المهندسون في جامعة تورنتو نموذجاً مُصغّراً للبطين الأيسر لقلب الإنسان باستخدام خلايا القلب الحية، يمكنه أن ينبض مثل القلب الحقيقي ويمكنه أن يضخ السوائل.

ويعود السبب في اختيار الباحثين للبطين الأيسر لكونه الحجرة الرئيسية للقلب المسؤولة عن ضخ الدم المؤكسج  إلى الشريان الأبهر ومنه إلى باقي أعضاء الجسم.

ووفقاً لمنظمة الصحة العالمية، تُعتبر الأمراض المرتبطة بالقلب السبب الرئيسي للوفاة على مستوى العالم.

الأمر الذي دفع الباحثين للقيام بعدة محاولات لتحسين صحة القلب بواسطة الطباعة ثلاثية الأبعاد وزراعة خلايا عضلية جديدة

وكذلك إنشاء نماذج معملية صغيرة لتجربة الأدوية عليها.

كيف تم تصنيع نسيج البطين المصغر ؟

تُستخدم تقنيات الطباعة والقولبة بالحقن لتصنيع أنسجة ثلاثية الأبعاد على سقالة بوليمر مرنة ومتوافقة حيوياً وذات بنية شبيهة بالشبكة.

حيث تحتوي على أخاديد تُزرع فيها خلايا حية من عضلة القلب لتنمو ضمن وسط مائي في ثلاث اتجاهات مختلفة لبعضها البعض مشكّلةً عدة طبقات نسيجية

وبعدها يتم لف السقالة حول مغزل مركزي من البوليمر للحصول على نموذج بطين أيسر مخروطي الشكل مستوحى من حجم البطين الأيسر البشري.

استخدم الباحثون نبضات كهربائية للتحكم في سرعة ضربات البطين وأثمرت نتائجهم عن انشاء عن ثلاث بطينات يمكنها أن تنبض بانسجام وتضخ السوائل.

وفيما يخص ذلك، قالت ميليكا راديسيك وهي أستاذة في معهد الهندسة الطبية في جامعة تورنتو:

باستخدام هذه النماذج، لا يمكننا دراسة وظيفة الخلية فحسب

بل ودراسة وظيفة الأنسجة  والأعضاء، وكل ذلك يتم دون الحاجة إلى الجراحة التنظيرية أو التجارب المخبرية على الحيوانات

كما يمكننا استخدامها لاختبار تأيثرات أنواع عديدة من الأدوية على الأعضاء.

وما هو جدير بالذكر، أنّه عندما ينبض القلب لا تنقبض طبقات الخلايا العضلية فحسب، بل تلتف أيضاً للسماح بضخ المزيد من الدم.

وقد تمّ دمج ثقوب صغيرة مستطيلة الحجم داخل السقالة ثلاثية الأبعاد للتخفيف من قيود انتشار الأوكسجين في طبقات الخلايا العضلية.

مستقبل العضو الذ صنعه المهندسون 

يُمكن للأنسجة المصنوعة أن تدفع الدم خارجاً بقوة ضغط تُشكّل  5 في المئة فقط من قوة ضغط القلب الطبيعي.

ومع ذلك، فالباحثون واثقون من قدرتهم على توسيع نطاق ذلك مستقبلاً.

ويحتوي النموذج الحالي على ثلاث طبقات فقط  من الخلايا العضلية بينما يحتوي القلب الطبيعي للإنسان على إحدى عشرة طبقة.

وعلى الرغم من إمكانية إضافة المزيد من الطبقات، إلّا أنّ ذلك يُقيّد من انتشار الاكسجين ممّا قد يؤدي إلى موت الخلايا في الطبقات الوسطى.

والجدير بالملاحظة، أنّ وجود الأوعية الدموية في القلب الحقيقي تمنع حدوث مثل هذه المشكلة.

في الختام

يعتزم فريق المهندسين مستقبلاً إلى زيادة كثافة الخلايا لزيادة حجم العضو من جهة ولزيادة قوة ضغطه من جهة أخرى.

وفي صدد ذلك، قالت الأستاذة ميليكا :” إن القلب تطور إلى شكله الحالي على مدى ملايين السنين

فـ لن نكون قادرين على الهندسة العكسية لكل شيء في غضون بضع سنوات فقط، ولكن مع كل تحسين تدريجي

تُصبح هذه النماذج أكثر فائدة للباحثين والأطباء في جميع أنحاء العالم”.

المصدر: اضغط هنا

• إعداد: المهندسة سهى عبدو
• تحرير: المهندس بشار الحجي