هندسة الأنسجة والطب التجديدي

هندسة الأنسجة والطب التجديدي

ينظم مختبر الدکتور بنیامین تدريبًا متخصصًا للمهتمين بمجال الخلايا الجذعية والزراعة ثلاثية الأبعاد. لقد حاول التدريب الداخلي في “هندسة الأنسجة والطب التجديدي”، وهو دورة تطبيقية في مجال الخلايا الجذعية والثقافة ثلاثية الأبعاد، تدريس التقنيات التي يجب القيام بها في مشروع ex-vivo بشكل كامل.

يتعرف الطلاب خلال هذه الدورة على أنواع الخلايا الجذعية وتطبيقاتها ويقومون باستخراج الخلايا الجذعية من نموذج حيواني. بعد استخراج الخلايا الجذعية الوسيطة كخلايا multi potent من نخاع العظم والأنسجة الدهنية، يتم زراعتها في نظام in-vitro.

وبعد تعريف الطلاب بطرق التحديد يتم التأكد من أصالة الخلايا المستخرجة ووضعها في بيئة تمايز العظام والجلد. بعد الانتهاء من التمايز، عن طريق إجراء الاختبارات ذات الصلة وتلطيخ محدد، يتم تحديد التمايز.

كما يتم استخدام أنسجة عظام الجمجمة وأنسجة جلد الفئران المختبرية كسقالات طبيعية. يتم أولاً قطع هذه السقالات إلى الحجم الصحيح ثم يتم إزالة الخلايا منها باستخدام طرق Decellularization. ثم يتم زرع الخلايا في المنطقة المتضررة باستخدام الخلايا الجذعية. قبل الزرع، يتم أيضًا إجراء الاختبارات المتعلقة بعلم السموم للسقالة المنتجة.

ومن ثم يتم زراعة الخلايا في بيئة ثلاثية الأبعاد للوصول إلى الكثافة المناسبة للزراعة. وفي الوقت نفسه، يتم اختيار نموذج فأر مناسب ووفقًا لقدرة الخلايا الجذعية على التمايز، يحدث ضرر جسدي في الأنسجة المكافئة، أي الجمجمة والجلد. وأخيرا، يتم زرع الخلايا المتمايزة المستزرعة في الفضاء ثلاثي الأبعاد للسقالة اللاخلوية في الجزء التالف. بعد مرور الوقت المناسب وتشكل الأنسجة بشكل كامل، يتم استخراج الأنسجة المزروعة مع الأنسجة السليمة المجاورة وفحصها تحت المجهر بطرق الصبغ النسيجي.

اليوم، أحد أهم المجالات الوظيفية في مجال البيولوجيا والطب هو استخدام إمكانات الخلايا الجذعية لعلاج الأمراض المختلفة. العديد من الأنسجة في الأنظمة متعددة الخلايا تكون عند مستويات منخفضة جدًا من حيث قدرتها على الانقسام. لذلك، في حالة الإصابة، لا توجد إمكانية للتليف وتكوين أنسجة جديدة لتحل محل الإصابة. يمكن للخلايا الجذعية التي تتمايز بطريقة مستهدفة أن تفتح الطريق لتكوين أنسجة جديدة في أجزاء مختلفة من نظام in-vivo.

في استخراج وزراعة الخلايا الجذعية، النقطة المهمة هي معرفة القدرة الصحيحة والكاملة والبيئة الدقيقة ذات الصلة للتمايز. أولاً، يجب التحقق من قوة تمايز الخلية وما إذا كانت لديها القدرة على التحول إلى الخلية المستهدفة أم لا، ثم يجب تغيير البيئة الدقيقة للخلية الجذعية (Stem-cell niche) بطريقة تسمح بذلك. أن تمايزها في الخلية المستهدفة يتم بشكل صحيح. أحد التحديات القادمة في هندسة الأنسجة، لتكوين نسيج كامل، هو عدم القدرة على محاكاة نظام الأوعية الدموية في نظام in-vitro.

بمعنى آخر، أثناء تطور الثدييات، يوفر الجهاز الوعائي جميع الاحتياجات الغذائية للخلايا ويزيل الفضلات منها. بمعنى آخر، في الطب التجديدي تتقدم هندسة الأنسجة إلى مرحلة التمايز والزراعة ثلاثية الأبعاد، لكن تكوين الأنسجة (tissue formation)  غير ممكن، وتتطلب هذه المرحلة وجود نظام كامل (in-vivo)، أي المتلقي للزرع بحد ذاتها.

ولذلك، بعد التأكد من تمايز الخلايا إلى خلايا الأنسجة المستهدفة، يتم تمرير بقية المسار في جسم متلقي عملية الزرع. مشكلة أخرى هي عدم توافق الخلايا ورفض عملية الزرع. يمكن أن يؤدي عدم وجود نفس الحمل من المستضدات للخلايا المانحة ومستقبلات المتلقي إلى التهاب وهجوم الجهاز المناعي على الخلايا المزروعة. ولذلك فمن الضروري استخدام الأدوية المثبطة للمناعة أثناء عملية الزرع.