«كاوست» تطور قطرات من الهُلام قد تسهم في تجديد خلايا البشر

يعكف العلماء على استخدام طُرُقٍ عديدة من أجل استنبات أنسجة تتماثل مع أنسجة البشر، وذلك للاستفادة منها في العلاجات التجديدية. وهذا النوع من العلاج يَستخدِم الخلايا الجذعية لاستعاضة خلايا وأنسجة وأعضاء البشر وتجديدها لتنشيط آليات الإصلاح الذاتية للجسم، بهدف جَعْلها تعمل بطريقة طبيعية وبدون ومن دون أن تلفظها مناعة الجسم.

وفي هذا الإطار، أَعَدَّ فريقٌ بحثي من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) دراسة حول قطراتِ هُلام ميكرومترية الحجم، يمكن أن تُوفِّر بنية خارج الخلية التي تحتاج إليها الخلايا كي تنمو وتتكاثر. وهذه القطرات الحاملة للخلايا - والمؤلَّفة من ببتيداتٍ - أي سلسلة خطية من الأحماض الأمينية – تتسم بأنها فائقة القِصَر وذاتية التجميع تُشكِّل شبكاتٍ داعمة من الألياف النانوية – يمكن أن تُحقَن داخل نسيجٍ إقفاري، أي يفتقد إلى وصول الدم ويحتاج إلى عملية إحياءٍ بأوعيةٍ دموية جديدة.

وبِنْيَة خارج الخلية هي شبكة من الجزيئات الكبيرة، تقع خارج الخلايا وتتكون من البروتينات والمعادن والسوائل التي توفر مواقع التصاق للخلايا وتنقل الإشارات فيما بينها، وعادةً ما تُوَفِّر الدعم البنيوي للخلايا الحيوانية متعددة الخلايا.

والمواد الهُلامية عبارة عن شبكات بوليمر جزيئية ثلاثية الأبعاد منتفخة بواسطة مذيب مثل الماء في حالة الهُلاميات المائية. وعندما يتم تقليل حجمها إلى النظام الغرواني. يُشار إلى هذه المواد الهُلامية تعرف عادةً باسم « الهُلام النانوية » للأحجام الكلية التي تقل عن ١٠٠ نانومتر و« الهُلام الميكروية » للأجسام الأكبر حتى نطاق الميكرون.

تقول البروفيسورة شارلوت هاوزر عالمة الهندسة الحيوية ورئيسة القسم في «كاوست» والمشرفة على الدراسة: "قطراتُ الهُلام الميكروي التي نستخدمها فريدة من نوعها، فهي تتألف من أربعة أحماض أمينية فقط، وهو ما يجعلها أقصر ببتيد ذاتي التجميع استُخدم في تصنيع أنواع الهُلام الميكروية حتى وقتنا هذا. وتعمل هذه البِنْيَة فائقة القِصَر على خفض تكلفة تخليق الببتيد وتقليل الزمن المستغرَق في تلك العملية".

وأوضحت الدراسةُ أن الببتيدات فائقة القِصَر وذاتية التجميع لديها سمةٌ تُميِّزها عن المواد الأخرى، وهي قدرتها على التضافر لتشكيل بِنْيَة مشابِهَةٍ لتلك التي تدعم الخلايا في النسيج الحي، كما يمكن تنميتها من ببتيداتٍ مُصنَّعة كيميائيًّا، لا تلفظها مناعة الجسم، ويسهُل تعديلها وتحسينها لأغراض الإنتاج على نطاق واسع.

كانت هاوزر وفريقها قد عكفوا على تجريب أنواع الهُلام الميكروية من خلال الاستعانة ببتيدات فائقة القِصَر وذاتية التجميع، مُؤلَّفة من ثلاثة إلى ستة أحماض أمينية، غير أنهم واجهوا صعوباتٍ في تحسين عملية تَشَكُّل الهُلام التي تحفِّز شبكات الببتيد؛ كي تستحيل إلى قُطيراتٍ ذات حجم وشكل ملائِمَيْن.

استخدم الباحثون في تجاربهم ببتيداتٍ مصنوعة من أربعة أحماض أمينية. واستقروا على أن النوع الأنسب هو ذلك الببتيد الذي يمكن إنتاجه عن طريق الربط بين عددٍ من الأحماض الأمينية؛ ثم إضافة مجموعة أسيتيل إلى أحد طرفي الببتيد ومجموعة أميد إلى الطرف الآخر، ثم يُوضع العديد من تلك الببتيدات في محلول مائي حيث ترتبط معًا بطريقة محددة على نحوٍ يؤدي إلى تَشَكُّل شبكة ليفية في نهاية المطاف.

بعد ذلك، يُوضع هذا المحلول المشتمِل على ألياف في جهاز موائع دقيقة، يحتوي على زيت، وملح، ومُنظِّف. ومع تَحَرُّك المحلول عبر الجهاز، يتحول إلى هُلام وينقسم إلى قُطيرات.

تتميز هذه القُطيرات بالصلابة والمرونة والقوة، كما أنها تمتلك القدرة على الاحتفاظ بشكلها وحجمها، حتى في حال خضوعها لعملية تعقيم أو تَعَرُّضها لأشعة فوق بنفسجية أو ارتجاج.

ونجح الفريقُ في استنباتِ خلايا بطانة الأوعية الدموية على أسطح تلك القُطيرات، وحَقْنِ هذا الهُلام الميكروي المُحمَّل بالخلايا داخل كتلةٍ من هُلام مائي مصنوع من الببتيدات فائقة القِصَر ذاتها التي تحتوي أيضًا على أَرومَات ليفية، وهي نوعٌ من الخلايا تلعب دورًا في التئام الجروح. بعد ذلك، بدأت الخلايا البِطَانية، الآخذة فعليًّا في التكاثر، تمتد مُتشعبةً من قُطيرات الهُلام الميكروي ومتفرعة إلى أوعية دموية أنبوبية.

من جانبه، يعلِّق طالب الدكتوراة جوستافو راميريز-كلاديرون على هذه التجربة قائلًا: "نعتزم إجراء المزيد من الاختبارات على قُطيرات الهُلام الميكروي الذي أنتجناه من أجل تطوير حلول علاجية متطورة للتعامل مع الجروح طويلة الأمد والقُرح السكرية".

تجدر الإشارة إلى أن تحقيق هذا الهدف سيتطلب الكثير من الأبحاث. فسيعكف الفريق على فحص مواد مختلفة من أجل التوصل إلى خواص جديدة للهُلام الميكروي، إلى جانب استكشاف سبلٍ لإضافة إشاراتٍ بيولوجية إلى قُطيرات الهُلام الميكروي يمكنها تحفيز عملية تَشَكُّل الأوعية الدموية، أو الألياف العصبية، أو الأنسجة العظمية. سيبحث الفريق كذلك الطُّرُقَ التي يتسنى لهم من خلالها جعل قطيرات الهُلام الميكروي أكثر ليونةً، بحيث تستطيع حَمْل الخلايا بداخلها. وختامًا يسعى الفريق إلى اختبار قُطيرات الهُلام الميكروي التي أمكن تخليقها في علاج الإقفار لدى الفئران.

الطب التجديدي هو فرع من فروع الطب يركز على استعادة بنية ووظيفة الأنسجة والأعضاء التالفة أو المريضة. ولتحقيق هذا الهدف يستخدم الخلايا الجذعية، وهندسة الأنسجة، والعلاج الجيني، وغيرها من الأساليب لإصلاح أو استبدال أو تجديد الأنسجة والأعضاء التالفة أو المريضة.

يمكن إرجاع مفهوم الطب التجديدي إلى الحضارات القديمة مثل المصريين والإغريق، الذين استخدموا مواد طبيعية مثل العسل والنباتات لتعزيز التئام الجروح. ومع ذلك، لم يتم إحراز تقدم كبير في هذا المجال حتى القرن العشرين، لا سيما مع اكتشاف الخلايا الجذعية.

في الستينيات، حدد الباحثون وجود الخلايا الجذعية المكونة للدم والمسؤولة عن إنتاج خلايا الدم. ومنذ ذلك الحين، أدى التقدم في الأبحاث إلى تحديد وعزل أنواع أخرى من الخلايا الجذعية، مثل الخلايا الجذعية الوسيطة والخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات.

في التسعينيات، ظهرت هندسة الأنسجة كمجال يمكن أن يساعد في تجديد الأنسجة والأعضاء، ويتضمن ذلك الجمع بين الخلايا والسقالات وعوامل النمو لإنشاء أنسجة وأعضاء وظيفية.

استمر مجال الطب التجديدي في التقدم بسرعة، مع إجراء العديد من التجارب السريرية لتقييم سلامة وفعالية العلاجات التجديدية المختلفة. في حين لا تزال هناك تحديات يجب التغلب عليها، مثل الحاجة إلى فهم أفضل للآليات المتضمنة في تجديد الأنسجة وتطوير طرق توصيل أكثر فعالية، فإن الطب التجديدي يحمل وعودًا كبيرة لمستقبل الرعاية الصحية.