دراسة جديدة تقدم أملًا لمرضى التليف الرئوي

سعى فريق بحثي في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة في فيرجينيا لتطوير أداة تحليلية يمكن أن تؤدي إلى علاج التليف الرئوي مجهول السبب، أو IPF، وهو مرض يصيب الرئة. باستخدام تقنية جديدة لزراعة الأوعية الدموية من أنسجة الرئة الحية في المختبر.

التليف الرئوي مجهول السبب

التليف هو تندب مزمن في الأنسجة يمكن أن يصيب كل أجهزة الجسم تقريبًا. وفقا للمعاهد الوطنية للصحة، تقدر الحكومة أن 45٪ من الوفيات في الولايات المتحدة يمكن أن تعزى إلى الاضطرابات الليفية في الرئتين. إذ يقيد التليف القدرة على التنفس، لذلك فإن فهم كيفية حدوث التليف الرئوي وعلاجه هي أسئلة هامة. خاصة في حالة التليف الرئوي مجهول السبب، وهو شكل من أشكال التليف الرئوي الذي يحدث بدون سبب معروف.

في صدد البحث عن الإجابات، أجرى فريق من العلماء تجاربهم. تجمع أعمالهم بين نماذج حاسوبية تحاكي سلوك الأوعية الدموية في الرئة المصابة بالتليف مع تجارب تستخدم هيدروجيلات مصممة هندسيًا في المختبر. والنتيجة هي منصة بحثية جديدة لدراسة تكوين الأوعية الدموية، وهي عملية تسمى تكوين الأوعية الدموية (angiogenesis).

بارقة أمل لمرضى التليف الرئوي

أراد الباحثون فهم دور تكوين الأوعية الدموية - وهو جزء طبيعي من إصلاح الأنسجة بعد الإصابة - في محاولات متعددة للشفاء، ما يؤدي إلى تحويل الأنسجة المرنة إلى قاسية وليفية حتى تفقد الرئة القدرة على أداء وظيفتها.

نشر ذلك البحث في مجلة "مايكروسيركوليشن". كان غلاف العدد صورة من هذه الدراسة تظهر نمو الأوعية الدموية من أنسجة رئة الفأر المزروعة على هيدروجيل، وهو مادة حيوية تشبه العدسات اللاصقة الناعمة. يتم تجهيزها بجزيئات حيوية تحاكي بشكل وثيق الإشارات الوعائية التي تعزز تطوير الأوعية الدموية.

لتحقيق هذه الوظائف، يقوم فريق الدراسة بربط كيميائي لببتيدات محددة - سلاسل من الأحماض الأمينية التي تشكل مكونات البروتين - مع مشتقات البولي إيثيلين جلايكول، وهو بوليمر بلوري شائع في الأسواق، لتشكيل رابطة بين البولي إيثيلين جلايكول والببتيد. يتم شراء الببتيدات أو صنعها باستخدام جهاز تركيب برمجي.

تنتج هذه العملية متعددة الخطوات مسحوقًا أبيض رقيقًا يشبه مزيج الجيلاتين. تذاب الجزيئات في محلول مائي ثم تعرض للأشعة فوق البنفسجية. وتتشابك لتشكل مادة ناعمة لكنها صلبة يمكن أن تتفاعل معها خلايا رئة الفأر المزروعة على السطح. ما يؤدي إلى نمو خلايا جديدة.

تهدف الدراسة بشكل عام إلى فهم الإشارات البيوميكانيكية والبيوكيميائية للأوعية الدموية في الرئتين خلال تطور وتفاقم تليف الرئة Lung fibrosis. يقوم الفريق ببناء نظم نمذجة مختبرية لتسريع البحث عن علاجات لوقف التليف الرئوي مجهول السبب.

قام فريق الدراسة بدمج البيانات من هذا الاختبار في نماذج الكمبيوتر التي تحاكي سلوكيات الخلايا المعقدة التي تساهم في التليف الرئوي. ثم استخدموا أساليب الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لاستكشاف الجينات والبروتينات بشكل شامل والتي يمكن أن تكون أهدافًا للأدوية الجديدة.