طباعة بيولوجية ترمم أعضاء الجسد التالفة

تستمر الطباعة ثلاثية الأبعاد في ثورتها خاصة في مجال التصميم وعمليات التصنيع في مختلف المجالات، وخاصة في ما يتعلق بأعضاء جسم الإنسان، حتى أنها توصلت إلى استنساخ المخ والرئتين، وتعطي تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الجديدة الأمل في استخدام أنسجة حية لترميم الأجسام، وتُعقد الآمال على فكرة زرع خلايا بشرية بنمط دقيق لاستبدال فك أو أذن مفقودة أو عضلة قلب ضعيفة.
الأحد 2018/02/04
التكنولوجيا تحدث ثورة في عالم الطب

لندن- تمكن العلماء من تشكيل أذن من خلايا بشرية في المختبر وزراعتها لمريض، وذلك للمرة الأولى في عالم الطب التجديدي. واعتمد العلماء على تقنيات رائدة مكنتهم من استخدام الخلايا الغضروفية للأذن الخاصة بالمريض من أجل تشكيل خلايا جديدة.

وخضع 5 أطفال لعملية جراحية تجريبية، حيث يعانون من حالة تُعرف باسم “ميكروتيا”، تكون فيها الأذن الخارجية غير متطورة. وتنطوي التقنية الجديدة على إجراء مسح مقطعي لأذن الطفل غير المتضررة من أجل الحصول على الأبعاد المتطابقة وتشكيل قالب مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد، قابل للتحلل وتتخلله ثقوب صغيرة.

وشهدت تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد منذ ظهورها في ثمانينات القرن الماضي تغييرات كبيرة، حتى أضحت واحدة من أهم التقنيات المستخدمة اليوم في الكثير من المجالات الصناعية والطبية خاصة.

وتستخدم خلايا غضروف الأذن غير المتضررة لملء ثقوب الأذن الجديدة في المختبر. وعلى مدى أكثر من 3 أشهر تنمو خلايا الغضروف على شكل القالب، وعقب هذه العملية تتم زراعة الأذن.

وأوضح العلماء، الذين طوروا هذه العملية ونشروا نتائجهم في مجلة “إي بيومديتشين”، أنه لم تظهر أي علامات تدل على أن جسم الطفل الأول، الذي خضع للعملية قبل عامين ونصف العام، قد رفض الخلايا الجديدة أو استوعبها عن طريق الخطأ.

استخدام تقنيات التجميد تسمح بطباعة هياكل لينة بما يكفي لمحاكاة الخصائص الميكانيكية لأعضاء مثل المخ والرئتين

وحدد مختبر الأكاديمية الطبية في بلاغوفيشينسك بإقليم بريموريه الروسي نهاية العام الجاري موعدا لطباعة أول جلد اصطناعي باستخدام طابعة بيولوجية والتي لها نفس تقنيات الطابعة ثلاثية الأبعاد. وقد تمكن قبل ذلك علماء من كوريا الجنوبية من استنساخ الجلد البشري باستخدام أحدث طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد.

ووفقا للعلماء، فإنه يمكن استخدام الجلد المطبوع الجديد في الطب لإعادة تأهيل المرضى. وقد استخدم العلماء لتسهيل عملية الطباعة آلية جديدة عن طريق الجمع بين طباعة الحبر والمواد الخام المنصهرة، ونتيجة لذلك فقد حصلوا على مادة مكونة من الكولاجين والبوليستر.

وقد تم إنتاج عينات اختبار من هذه المادة، تشبه إلى حد بعيد، الجلد البشري الحقيقي. وتم التوصل في هذه التجربة إلى تقنية جديدة ثلاثية الأبعاد تسمح للباحثين باستنساخ هياكل بيولوجية يمكن أن تستخدم لتجديد الأنسجة واستنساخ أعضاء في جسم الإنسان.

ويتواصل اعتماد الطباعة البيولوجية في البحوث الطبية، وابتكر باحثو كلية أمبريال كوليدج في لندن أسلوبا جديدا لتكوين هياكل ثلاثية الأبعاد لينة باستخدام تقنيات التجميد، بحسب دورية “سيانس دايلي” ما يسمح بطباعة هياكل لينة بما يكفي لمحاكاة الخصائص الميكانيكية لأعضاء مثل المخ والرئتين. وقد أثبت العلماء أن أعضاء الجسم التي يتم صناعتها في المختبر يمكن أن تعمل بشكل جيد جدا لدى المرضى.

يقول فريق العلماء في أمبريال كوليدج إن التوصل إلى تكوين هياكل قادرة على أن تتطابق مع بنية ونعومة أنسجة الجسم يعني أن هذه الهياكل يمكن أن تستخدم في الإجراءات الطبية لتشكيل السقالات التي يمكن أن تكون بمثابة قالب لتجديد الأنسجة، حيث يتم تشجيع الأنسجة التالفة على العودة للنمو مرة أخرى.

ونجحت تجربة أول استنساخ كليا بواسطة مجموعة من العلماء الذين سخروا تقنية الطباعة الثلاثية لإنتاج أعضاء بشرية عن طريق خلية تؤخذ من الشخص المريض ومن ثم يتم استخدامها لتشكيل كلية مطابقة ومتوافقة معه.

واختبر فريق العلماء الهياكل المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد وذلك بزرعها مع الخلايا الليفية الجلدية، التي تولد النسيج الضام في الجلد، وتبين لهم أن هناك تعلقا ناجحا وبقاء على قيد الحياة. هذا النجاح،

بالإضافة إلى الأبحاث السابقة، يمكن أن يؤدي إلى المزيد من الاحتمالات حول النمو الناجح للخلايا الجذعية، وهو مثير طبيا بسبب قدرتها على التغير إلى أنواع مختلفة من الخلايا. ويمكن أيضا استخدام هذه التقنية لتكرار أجزاء الجسم المتماثلة، أو حتى أعضاء بأكملها.

يقول زنغشو تان، أحد الباحثين من قسم الهندسة الميكانيكية في أمبريال كوليدج، “في الوقت الحاضر أنشأنا هياكل تصل في حجمها إلى بضعة سنتيمترات، ولكن من الناحية المثالية نود أن نخلق نسخة طبق الأصل من عضو كامل باستخدام هذه التقنية”.

تقنية جديدة لتجديد الأنسجة

وتمكن العلماء في وقت سابق من إنتاج أعضاء بشرية حية باستخدام التقنية ثلاثية الأبعاد، وذلك في خطوة تعتبر تقدما كبيرا في عالم الطب التجديدي، فأنتجوا أجزاء من العظام والعضلات والغضاريف، والتي عملت بطريقة طبيعية لدى زراعتها في حيوانات.

ويتم العمل بالطابعة ثلاثية الأبعاد، بوضع عدة طبقات من الخلايا البيولوجية على أرضية تشكل الأساس، الذي يولد نسيجا عضويا ذا ثلاثة أبعاد. وتعزز هذه الطباعة الأمل في استخدام أنسجة حية لترميم الأجسام، وتُعقد الآمال على فكرة زرع خلايا بشرية بنمط دقيق لاستبدال فك أو أذن مفقودة أو عضلة قلب ضعيفة.

وطور فريق علمي في مركز “ويك فورست بابتيست” الطبي في ونستون سالم شمال كارولينا تقنية جديدة لطباعة أنسجة ثلاثية الأبعاد مليئة بالقنوات الدقيقة تشبه الإسفنجة، تسمح للأنسجة بامتصاص المواد الغذائية فيها.

ويجمع نظام إنتاج الخلايا والأنسجة من خلال الطابعة ثلاثية الأبعاد بين بلاستيك قابل للتحلل وهلام مائي يحتوي على خلايا ويحفزهما على النمو. وأكد العلماء أنه لدى زراعة الأجزاء في أجسام الحيوانات، فإن البلاستيك يتفكك ليحل مكانه بروتين تنتجه الخلايا، فيما تنمو الأعصاب والأوعية الدموية.

وقال الأستاذ الجامعي انتوني عطا الله مدير معهد “ويك فوريست”، إنه “يمكن طباعة الأنسجة البشرية.. في حال جاء مريض يعاني من إصابة في عظمة الفك، وهناك جزء مفقود منه، فإننا نأخذ صورة للفك وننقل بيانات الصورة من خلال برنامج خاص إلى طابعة لإنتاج قطعة من عظم الفك تطابق الجزء المفقود من فك المريض”.

وبحسب محللين آخرين، فإن فرص نجاح استخدام الخلايا البشرية عالية، وذلك بسبب الميل الطبيعي لهذه الخلايا إلى الالتصاق معا أثناء التطور الجنيني، وأيضا التحرك معا بخواص شبيهة بخواص السوائل.

ويتابع عطا الله “تعتبر الطباعة ثلاثية الأبعاد، حقلا من العلوم ينمو بسرعة، والتي من الواضح أن لديها العديد من التطبيقات المحتملة في مجال الطب". وقال مارتن بيرشال،من جامعة كوليدج أوف لندن، “إمكانية طباعة الأنسجة والأعضاء البشرية لزرعها أضحت حقيقة منذ وقت ليس ببعيد، إلا أنني لم أكن أتوقع رؤية هذا التقدم السريع”.

17