هل تعزز الأجهزة الميكروفلويدية سلامة علاج سرطان الدم لدى الأطفال؟

يعمل باحثون على تطوير أجهزة جديدة لعلاج الأطفال المصابين بفرط عدد كريات الدم البيضاء، وهي حالة تتطور عندما يحتوي الجسم على عدد مرتفع للغاية من خلايا الدم البيضاء، وغالبا ما يكون ذلك بسبب سرطان الدم.

سرطان الدم

يُعد سرطان الدم أكثر أنواع السرطان شيوعًا لدى الأطفال، حيث يبلغ معدل الإصابة به سنويًا حوالي 5 لكل 100 ألف طفل في الولايات المتحدة.

ويُصاب ما يصل إلى 20-30% من مرضى سرطان الدم الحاد بفرط كريات الدم البيضاء، مما يعرضهم لخطر حدوث مضاعفات تهدد حياتهم.

على الرغم من أن العلاج النهائي لسرطان الدم الحاد يتضمن العلاج الكيميائي، إلا أن فصل كريات الدم البيضاء - لخفض عدد كريات الدم البيضاء المرتفع بشكل خطير بشكل عاجل - يُعد خيارًا علاجيًا قد يُنقذ حياة المريض.

خلال عملية فصل كريات الدم البيضاء، يستخدم جهاز كبير الطرد المركزي لفصل كريات الدم البيضاء عن باقي الدم، ثم يُعاد إلى المريض.

ولكن بالنسبة للأطفال، فإن أجهزة تصفية الدم التقليدية هذه قد تكون خطيرة لعدة أسباب.

تشمل المخاطر التي يتعرض لها الأطفال ما يلي:

ارتفاع حجم الدم خارج الجسم (ECV) - يشير هذا المصطلح إلى كمية الدم التي تخرج من الجسم أثناء إجراء طبي.

ولأن كمية الدم لدى الأطفال أقل بكثير من البالغين، فإن سحب كمية كبيرة دفعة واحدة قد يُضعفهم أو يُسبب لهم مشاكل خطيرة.

معدلات تدفق عالية - تقوم الآلة بتحريك الدم بسرعة كبيرة عبر النظام، وهو ما قد يكون محفوفًا بالمخاطر لأنه يتطلب استخدام قسطرة مركزية كبيرة الحجم ويضع ضغطًا على الجسم، وخاصة بالنسبة للأطفال الذين لديهم أحجام دم أصغر.

فقدان الصفائح الدموية - فقدان الكثير من الصفائح الدموية يمكن أن يجعل من الصعب تخثر الدم، مما يزيد من خطر النزيف.

في إحدى الليالي الصعبة بشكل خاص في وحدة العناية المركزة، فكر الدكتور فونج لام، طبيب العناية المركزة للأطفال في مستشفى تكساس للأطفال، في أنه "لا بد من وجود طريقة أفضل".

في ليلةٍ لم يكن لديه خيارٌ سوى إجراء عملية فصل كريات الدم البيضاء لرضيعٍ صغيرٍ مصابٍ بسرطان الدم. يتذكر وهو يفكر: "إن حجمَ التدفقِ الخارجيِّ لجهازِ فصلِ كريات الدم البيضاء يكاد يكونُ بحجمِ إجماليِّ حجمِ دمِ الطفل".

تعاون لام مع سيرجي شيفكوبلياس، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية بجامعة هيوستن، لاختبار ما إذا كان فصل الخلايا باستخدام جهاز ميكروفلويدي عالي الإنتاجية سيخفف من هذه القيود.

نُشرت نتائج دراستهما الرائدة، بقيادة مباشر إقبال، طالب الدكتوراه في الهندسة الطبية الحيوية بجامعة هيوستن، في مجلة نيتشر كوميونيكيشنز .

طريق جديد

يستخدم الجهاز الميكروسيالي الجديد عددًا كبيرًا من القنوات الصغيرة، بعرض شعرة الإنسان تقريبًا، وهي مصممة لفصل خلايا الدم بسرعة وكفاءة حسب الحجم في عملية تسمى الترشيح التدريجي المتحكم فيه.

في المختبر، أزالت أجهزتنا الدقيقة حوالي 85% من كريات الدم البيضاء الكبيرة وحوالي 90% من خلايا الدم البيضاء المتفجرة من دم بشري كامل غير مخفف، وفقًا لشيفكوبلياس.

خلايا الدم البيضاء المتفجرة هي خلايا دم بيضاء سرطانية لا تنمو بشكل سليم. فبدلاً من أن تنمو إلى خلايا سليمة تساعد في مكافحة العدوى، تتكاثر بسرعة كبيرة وتزاحم خلايا الدم الطبيعية.

عند اختباره في الجسم الحي، أظهر الجهاز كفاءة مماثلة في جمع كريات الدم البيضاء دون فقدان الصفائح الدموية أو أي آثار جانبية أخرى، أثناء إعادة تدوير الدم الكامل غير المخفف لأكثر من ثلاث ساعات، وهي المدة النموذجية لإجراء فصل كريات الدم البيضاء.

قال شيفكوبلياس: "لطالما كان فصل الكريات البيضاء من الدم الكامل غير المخفف المعاد تدويره، بشكل مستمر وفعال، دون انسداد الجهاز أو تنشيط الخلايا أو تلفها، تحديًا كبيرًا في مجال فصل الخلايا باستخدام الميكروفلويد".

وأضاف: "دراستنا هي الأولى التي تحل هذه المشكلة".

وتابع: "بشكل عام، تشير دراستنا إلى أن عملية فصل الكريات البيضاء باستخدام الميكروفلويديك آمنة وفعالة في إزالة الكريات البيضاء بشكل انتقائي من الدورة الدموية، مع أداء فصل مرتفع بما يكفي لتمكين فصل الكريات البيضاء بشكل آمن في نهاية المطاف عند الأطفال".