اختراق طبي.. عضو كبدي ينتج أوعية دموية خاصة بكل عضو لأول مرة

أعلن علماء أنهم حققوا خطوة كبيرة إلى الأمام في تكنولوجيا العضويات، وهي إنتاج أنسجة الكبد التي تنمو الأوعية الدموية الداخلية الخاصة بها.

قد يؤدي هذا التقدم الكبير إلى طرق جديدة لمساعدة الأشخاص الذين يعانون من الهيموفيليا واضطرابات التخثر الأخرى، بينما يخطو خطوة أخرى نحو إنتاج أنسجة إصلاح قابلة للزرع للأشخاص الذين يعانون من تلف الكبد.

نُشرت الدراسة، التي قادها الدكتور تاكانوري تاكيبي، في مجلة Nature Biomedical Engineering.

وقال تاكيبي: "يمثل بحثنا خطوةً مهمة نحو فهم ومحاكاة التفاعلات الخلوية المعقدة التي تحدث في نمو الكبد، فالقدرة على توليد أوعية جيبية وظيفية تفتح آفاقًا جديدةً لنمذجة مجموعة واسعة من البيولوجيا والأمراض البشرية، وعلاج اضطرابات التخثر وما بعدها".

ما هي العضويات؟

لأكثر من 15 عامًا، دأب باحثون في مستشفى سينسيناتي للأطفال والعديد من المؤسسات الأخرى على تنمية أنسجة أعضاء بشرية في المختبر.

وقد أصبحت هذه الأنسجة بالفعل أدوات مهمة للأبحاث الطبية، وقد تتطور قريبًا بما يكفي لاستخدامها مباشرةً في إصلاح الأعضاء التالفة.

تتضمن هذه العملية المعقدة وضع خلايا جذعية متعددة القدرات مُستحثة (iPSCs) في مواد هلامية خاصة مصممة لتحفيز نمو الخلايا الجذعية إلى أنواع محددة من الأنسجة.

يمكن أن تكون الخلايا الجذعية عامة أو مأخوذة من أفراد يعانون من حالات صحية معينة، ويمكن تعديل جيناتها قبل بدء العملية.

حتى وقت قريب، كان حجم العضويات المزروعة في المختبر محدودًا بشكل أساسي لأنها لم تتضمن أنسجة مهمة تربط الأعضاء ببقية الجسم، مثل الأعصاب والأوعية الدموية.

تروي هذه الدراسة كيف تغلب فريق البحث على عقبة الأوعية الدموية. استغرقت التجارب المعنية قرابة عقد من الزمن لإتمامها.

في نهاية المطاف، نجح المشروع في تمييز الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات إلى أسلاف بطانة جيبية كبدية CD32b+ (iLSEP)، ثم استخدم الفريق نظام زراعة واجهة هوائية-سائلة متعددة الطبقات مقلوبة (IMALI) لدعم خلايا iLSEP أثناء تنظيمها ذاتيًا إلى أسلاف كبدية، وميزانشيم حاجزي، وشريانية، وجيبية رباعية.

تكمن ميزة استخدام خلايا iLSEP السلفية كوحدات بناء في أنها مخصصة للكبد. اعتمدت دراسات أخرى سعت إلى إضافة الأوعية الدموية إلى العضيات على خلايا بطانة شريانية "ملتزمة تمامًا". قد لا تعمل هذه الأوعية داخل العضو بنفس كفاءة الخلايا السلفية من ذلك العضو.

وقال المؤلف الأول للدراسة، الدكتور نوريكازو سايكي: "لقد حدث النجاح جزئيًا لأن أنواع الخلايا المختلفة تم زراعتها كجيران يتواصلون بشكل طبيعي مع بعضهم البعض لاتخاذ خطواتهم التنموية التالية".

أنتجت الطريقة الجديدة "أوعية دموية مُروية بخصائص وظيفية تُشبه الجيب"، ما يعني أن الأوعية كانت مفتوحة بالكامل وتحتوي على أنواع الخلايا النابضة اللازمة لمساعدة الدم على التدفق خلالها.

كما أنتجت الأعضاء المُتطورة أنواع الخلايا الصحيحة اللازمة لإنتاج أربعة أنواع من عوامل تخثر الدم، بما في ذلك العامل الثامن، وهو مفقود لدى المصابين بالهيموفيليا أ.

في الفئران التي تُحاكي الهيموفيليا، أظهرت الدراسة أن العامل الثامن المُشتق من الأعضاء أنقذها من نزيف حاد.

ومن خلال تطوير أساليب زراعة IMALI للسماح لأنواع متعددة من الخلايا بتنظيم نفسها بشكل طبيعي، فإن التكنولوجيا الجديدة قد تفتح المجال لزراعة أوعية خاصة بالأعضاء في أنواع أخرى من العضويات.

تحسين علاجات الهيموفيليا وفشل الكبد

في الولايات المتحدة، يُقدر عدد الذكور المصابين بالهيموفيليا بـ33 ألفا، معظمهم مصابون بالهيموفيليا أ (نقص العامل الثامن)، بينما تعاني مجموعة أصغر من الهيموفيليا ب (نقص العامل التاسع).

يمكن أن تُسبب هذه الحالة نزيفًا متكررًا داخل المفاصل، مما قد يؤدي إلى ألم مزمن وتقييدات في الحركة.

كما تجعل الهيموفيليا الجراحة محفوفة بالمخاطر، وتجعل الجروح الأخرى أكثر صعوبة في الشفاء. كما يمكن أن تؤدي إلى نوبات وشلل عندما يؤثر النزيف على الدماغ.

يُعالَج الهيموفيليا بحقن مُرَكَّزات مُعَدَّة تجاريًا لتعويض عوامل التخثر المفقودة.

ومع ذلك، يحتوي دم الإنسان على اثني عشر عامل تخثر مختلفًا، ولا توجد مصادر بروتين بشرية متاحة لتعويض عوامل التخثر المفقودة الخامس أو الحادي عشر، كما أن حوالي 20% من المصابين بالهيموفيليا أ يُصابون بمثبطات لمنتجات العلاج القياسية.

يقول تاكيبي: "تستطيع هذه العضيات الكبدية المتقدمة إفراز عوامل التخثر هذه. وإذا أمكن إنتاجها على نطاق واسع، فقد تصبح مصدر علاج فعال يُفيد الأشخاص الذين طوروا مثبطات أو غير مؤهلين للعلاج الجيني".

في الوقت نفسه، لا ينتج مرضى الفشل الكبدي الحاد أو المزمن كميات كافية من عوامل التخثر، مما يزيد من خطر حدوث مضاعفات النزيف أثناء الجراحة.

ويمكن لـ "مصنع" عضوي مُفرز لعوامل التخثر أن يُساعد هؤلاء المرضى أيضًا.

قد تعمل العضويات الكبدية المتطورة بشكل متزايد على المدى الطويل على توفير أنسجة إصلاحية يمكنها مساعدة الكبد المريض على شفاء نفسه.