طور باحثون في معهد فرانسيس كريك، أول نموذج “رئة على شريحة” بشري، باستخدام الخلايا الجذعية المأخوذة من شخص واحد فقط. ووفقاً لموقع “Medical xpress”، تحاكي هذه الرقائق حركات التنفس وأمراض الرئة لدى الفرد، ما يُبشّر بنتائج واعدة لاختبار علاجات العدوى مثل السل (TB) وتقديم الطب الشخصي.
أهمية الابتكار الجديد
تعتبر الحويصلات الهوائية الموجودة في الرئتين، الموقع الأساسي لتبادل الغازات، كما أنها تشكل حاجزًا مهمًا ضد الفيروسات والبكتيريا المستنشقة التي تسبب أمراض الجهاز التنفسي مثل الإنفلونزا أو السل.
يعمل الباحثون على محاكاة الصراع بين الخلايا البشرية والبكتيريا في المختبر، من خلال بناء “رئة على شريحة”، عبارة عن وحدات صغيرة من الرئة البشرية على شريحة بلاستيكية تحتوي على قنوات وحجيرات دقيقة، في هذه الحالة، هدفوا إلى إعادة تكوين الحويصلات الهوائية لفهم كيفية استجابتها للعدوى.
حتى الآن، كانت هذه الأجهزة “الرئة على رقاقة” مصنوعة من مزيج من الخلايا المشتقة من المرضى والخلايا المتوفرة تجارياً، مما يعني أنها لا تستطيع محاكاة وظيفة الرئة أو تطور المرض لدى فرد واحد بشكلٍ كامل.
كيفية تطوير نموذج الرئة
قام الفريق في معهد كريك بتطوير نموذج جديد للرئة على رقاقة، يحتوي فقط على خلايا متطابقة وراثيًا مشتقة من الخلايا الجذعية من متبرع واحد. استنادًا إلى بروتوكول طُوِّر سابقًا في المختبر، أنتج الفريق خلايا طلائية سنخية من النوع الأول والثاني، وخلايا بطانية وعائية، من خلايا جذعية بشرية مستحثة متعددة القدرات، وهي خلايا قادرة على التمايز إلى أي نوع من خلايا الجسم تقريبًا، وتُزرع هذه الخلايا الطلائية والبطانية بشكلٍ منفصل على سطحي غشاء رقيق جدًا، لإعادة بناء حاجز الحويصلات الهوائية.
لزيادة محاكاة الرئة البشرية، تم تصميم أجهزة متخصصة لتطبيق قوى تمدد ثلاثية الأبعاد إيقاعية على حاجز الحويصلات الهوائية المُعاد تكوينه، ما يحاكي حركة التنفس، ويحفز هذا تكوين الزغيبات الدقيقة، وهي سمة أساسية للخلايا الظهارية السنخية، لزيادة مساحة السطح لوظائف الرئة.
بعد ذلك، أضاف العلماء خلايا مناعية تسمى الخلايا البلعمية إلى الشريحة، والتي تم إنتاجها مرةً أخرى من الخلايا الجذعية لنفس المتبرع، قبل إضافة بكتيريا السل لمحاكاة المراحل المبكرة من المرض.
قال ماكس غوتيريز، رئيس المجموعة الرئيسية لمختبر تفاعلات المضيف والممرض في مرض السل في معهد كريك والمؤلف الرئيسي: “بالنظر إلى الحاجة المتزايدة للتقنيات غير الحيوانية، أصبحت مناهج الأعضاء على رقاقة ذات أهمية متزايدة لإعادة إنشاء الأنظمة البشرية، وتجنب الاختلافات في تشريح الرئة، وتكوين الخلايا المناعية، وتطور المرض بين الحيوانات والبشر. تتكون هذه الرقائق من خلايا متطابقة جينياً تماماً، ويمكن تصنيعها من الخلايا الجذعية لأشخاص لديهم طفرات جينية معينة. وهذا من شأنه أن يسمح لنا بفهم كيفية تأثير العدوى مثل السل على الفرد واختبار فعالية العلاجات مثل المضادات الحيوية”.
