ابتكر الفريق في معهد فرانسيس كريك نموذجاً جديداً للرئة على رقاقة يحتوي فقط على خلايا مشتقة وراثياً من خلايا جذعية لمتبرع واحد.
استناداً إلى بروتوكول طور سابقاً، أنتج الفريق خلايا طلائية سنخية من النوع الأول والثاني، وخلايا بطانية وعائية، من خلايا جذعية بشرية متعددة القدرات، وتُزرع هذه الخلايا بشكل منفصل على سطح رقيق لإعادة بناء حاجز الحويصلات الهوائية.
لزيادة محاكاة الرئة البشرية، صُممت أجهزة خاصة لتطبيق قوى تمدد ثلاثية الأبعاد إيقاعية على الحاجز الحويصلات الهوائية المعاد تشكيله، مما يحاكي حركة التنفس ويحفز تكوين الزغيبات الدقيقة التي تزيد مساحة سطح الرئة وتتيح الوظيفة الناشئة فيها.
بعد ذلك أضيفت خلايا مناعية تسمى البلعمية إلى الرقاقة، والتي أُنتِجت من الخلايا الجذعية لنفس المتبرع، قبل إضافة بكتيريا السل لمحاكاة المراحل المبكرة من المرض.
قال ماكس غوتيريز، رئيس مجموعة المضيف والمتفاعل مع الممرض في معهد كريك: مع تزايد الحاجة إلى تقنيات غير حيوانية، باتت تقنيات “الأعضاء على رقاقة” ذات أهمية متزايدة لإعادة إنشاء الأنظمة البشرية وتجنب فروق تشريح الرئة وتطور المرض بين الحيوانات والبشر. تتكون هذه الرقائق من خلايا متطابقة جينياً تماماً، ويمكن تصنيعها من خلايا جذعية لأشخاص لديهم طفرات جينية محددة، وهذا يسمح بفهم تأثير العدوى مثل السل على الفرد واختبار فعالية العلاجات مثل المضادات الحيوية.
أهمية الابتكار الجديد
الحويصلات الهوائية الموجودة في الرئتين هي الموقع الأساسي لتبادل الغازات، كما تشكّل حاجزاً مهمّاً ضد الفيروسات والبكتيريا المستنشقة التي تسبب أمراض الجهاز التنفسي مثل الإنفلونزا أو السل.
يعمل الباحثون على محاكاة الصراع بين الخلايا البشرية والبكتيريا من خلال بناء “رئة على رقاقة” كأجهزة صغيرة من الرئة على سطح بلاستيكي بها قنوات وحجيرات دقيقة، بهدف إعادة تكوين الحويصلات لفهم استجابة الرئة للعدوى.
حتى الآن، كانت هذه الأجهزة مصنوعة من مزيج من الخلايا المأخوذة من المرضى والخلايا المتوفرة تجارياً، مما يجعلها غير قادرة على محاكاة وظيفة الرئة أو تطور المرض لدى فرد واحد بشكل كامل.
ويؤكد الباحثون أن النموذج الجديد يحتوي على خلايا مشتقة وراثياً من متبرع واحد فقط، ما يتيح إعادة بناء النظام الرئوي بشكل أقرب إلى الشخص المعني واختبار استجابات العدوى للمصابين، بما في ذلك إمكانية اختبار العلاجات المضادة للميكروبات.
