تقنية جديدة لإنتاج الأنسجة الحية ثلاثية الأبعاد باستخدام مبادئ الهندسة الحيوية
إن العديد من الأشكال المعقدة والتي تُشكِل الأنسجة الخاصة بالثدييات قد أصبح من الممكن إعادة تكوينها باستخدام بعض القواعد البسيطة، فلقد استطاع بعض المهندسون الحيويين بـجامعة سان فرانسيسكو أن يقدموا تقريراً مفصلا نشر في مجلة Developmental Cell فيما يخص ذلك المجال.
لقد استطاع الباحثون أن ينتجوا العديد من الأشكال و التموجات المُتكونة من الأنسجة الحية، و ذلك عن طريق التحكم في أنماط بعض الخلايا النشطة ميكانيكيا ً، والتي حصلوا عليها من الفئران أو من البشر. فقد
تمكنت تلك الخلايا النشطة من تكوين ما هو أشبه بشبكة من الأنسجة الحية، و واصلت نموها بطريقة استطاع العلماء التنبؤ بكيفيتها، حيث كانت تحاكي عملية النمو في الكائنات الحية بشكل كبير.
يقول الكاتب الكبير زيف جارتنر من جامعة كاليفورنيا-سان فرانسيسكو: “لقد بدأت عمليات التطور الحيوي أن تصبح من المجالات المُتاحة للدراسة بمنظور هندسي، حيث أنه من خلال كسر التعقيدات التي تحيط بتلك المجالات و تحويلها إلى مبادئ هندسية أبسط، يُمكن للعلماء أن يفهموا الأساسيات البيولوجية بشكل أكثر وضوحاً، و من ثم يمكنهم التحكم بها”.
و يضيف قائلاً: “إنه في مثل هذه الحالة، فإن قدرة الخلايا النشطة ميكانيكيا على إحداث التغيرات في شكل الأنسجة الحية لهو هيكل رائع لبناء الأنسجة الاصطناعية المعقدة والوظيفية.”
وحاليا تستخدم المختبرات الطباعة ثلاثية الأبعاد أو تقنيات الصب الدقيقة لإنشاء أشكال ثلاثية الأبعاد في مجال هندسة الأنسجة، ولكن المنتج النهائي غالبا ما يفتقد للملامح الهيكلية الرئيسية للأنسجة التي يجري محاكاتها معملياً، والتي تواصل نموها وفقا للبرامج التنموية.
إلا أنه وفي مختبرات جارتنر يتم استخدام تقنية جديدة ثلاثية الأبعاد للتحكم في أنماط الخلايا بناءاً على طبيعة الحمض النووي الخاص بها (DNA-programmed assembly of cells)، وذلك لإنشاء قالب أولي للأنسجة التي بإمكانها الإنطواء على نفسها لتكوين العديد من الأنسجة الحية الأكثر تعقيداً، بهدف إتمام عملية التمايز و التطور الخاصة بها.
يقول الباحث أليكس هيوز -وهو زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة (UCSF)- : “لقد بدأنا نعتقد أنه من الممكن تحليل العمليات التنموية الطبيعية إلى مبادئ هندسية أكثر بساطة، وبالتالي يمكننا استخدام تلك المبادئ من أجل بناء أنسجة جديدة وفهم طبيعتها، وهذه الخطوة تُشكل زاوية جديدة تماما في مجال هندسة الأنسجة”.
يقول جارتنر: “كان من المدهش بالنسبة لي مدى نجاح هذه الفكرة.”
“إن هذه الفكرة قد أظهرت لنا أنه عندما نكشف عن مبادئ التصميم الحيوية، فإنه يمكننا إعادة النظر بها من وجهة نظر هندسية تقتصر فقط على خيالنا”.
إن جارتنر و فريقه شغوفين جداً في الوقت الحالي بمعرفة ما إذا كان بإمكانهم دمج البرامج الخاصة بتطور الأنسجة و انطوائها بتلك البرامج المسئولة عن التحكم في أنماطها النهائية.
كما يأملون في أن يستطيعوا فهم الكيفية التي تستجيب بها الخلايا للتغيرات الميكانيكية التي تحدث لها أثناء طي الأنسجة في الجسم الحي، مستوحيين ذلك من المراحل المتعددة التي يمر بها الجنين الحي أثناء تكونه.
