تطوير طباعة ثلاثية الأبعاد لإصلاح إصابات الدماغ

ونشرت نتائج هذا البحث في المجلة العلمية المرموقة "نيتشر كوميونيكيشنز" ، بحسب الموقع الطبي المتخصص"ميديكال إكسبريس".

عادة ما تؤدي إصابات الدماغ ، بما في ذلك تلك الناجمة عن الصدمات والسكتات الدماغية وجراحة أورام المخ ، إلى تلف كبير في القشرة الدماغية (الطبقة الخارجية للدماغ البشري) ، مما يؤدي إلى صعوبات في الإدراك والحركة والتواصل ؛ على سبيل المثال ، يعاني حوالي 70 مليون شخص في جميع أنحاء العالم من إصابات دماغية رضحية كل عام ، و 5 ملايين من هذه الحالات خطيرة أو قاتلة. حاليا ، لا توجد علاجات فعالة لإصابات الدماغ الشديدة ، مما يؤدي إلى آثار خطيرة على نوعية الحياة.

يمكن أن تكون علاجات تجديد الأنسجة ، خاصة تلك التي يتم فيها إعطاء المرضى غرسات مشتقة من الخلايا الجذعية الخاصة بهم ، وسيلة واعدة لعلاج إصابات الدماغ في المستقبل.

ومع ذلك ، حتى الآن ، لا توجد طريقة للتأكد من أن الخلايا الجذعية المزروعة تحاكي بنية الدماغ.

ولكن في هذه الدراسة الجديدة ، قام باحثون من جامعة أكسفورد بتصنيع أنسجة دماغية من طبقتين عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد للخلايا الجذعية العصبية البشرية. عند زرعها في شرائح دماغ الفأر ، أظهرت الخلايا تكاملا هيكليا ووظيفيا مقنعا مع الأنسجة المضيفة.

لمزيد من التوضيح ، قال المؤلف الرئيسي للبحث ، الدكتور يونغ تشنغ جين من قسم الكيمياء بالجامعة ، "يمثل هذا التقدم خطوة مهمة نحو تصنيع المواد ذات البنية الكاملة ووظيفة أنسجة المخ الطبيعية. سيوفر هذا العمل فرصة فريدة لاستكشاف عمل القشرة البشرية ، وعلى المدى الطويل ، سيوفر الأمل للأفراد الذين يعانون من إصابات في الدماغ".

في هذا الإطار ، تم تصنيع البنية القشرية من الخلايا الجذعية البشرية المحفزة( هيبكس) ، والتي لديها القدرة على إنتاج أنواع من الخلايا الموجودة في معظم الأنسجة البشرية. لكن الميزة الرئيسية لاستخدام هيبكس لإصلاح الأنسجة هي أنه يمكن استخراجها بسهولة من الخلايا التي يتم حصادها من المرضى أنفسهم.

وعندما تم زرع الأنسجة المطبوعة في شرائح دماغ الفأر ، أظهر تكاملا قويا ، كما يتضح من إسقاط العمليات العصبية وهجرة الخلايا العصبية عبر حدود المضيف المزروع.

أظهرت الخلايا المزروعة أيضا نشاط إشارات مرتبط بنشاط الخلايا المضيفة. يشير هذا إلى أن الخلايا البشرية والفأر كانت تتواصل مع بعضها البعض ، مما يشير إلى التكامل الوظيفي والهيكلي.

لهذا الغرض ، يعتزم الباحثون الآن تحسين تقنية طباعة القطرات لإنشاء أنسجة قشرة دماغية معقدة متعددة الطبقات تحاكي بشكل أكثر واقعية بنية الدماغ البشري.

إلى جانب القدرة على إصلاح إصابات الدماغ ، يمكن استخدام هذه الأنسجة المهندسة في تقييم الأدوية ودراسات نمو الدماغ وتحسين فهمنا لأساس الإدراك. والجدير بالذكر أن التقدم الجديد يعتمد على سجل الفريق الممتد لعقد من الزمان في اختراع وتسجيل براءات اختراع تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد للأنسجة الاصطناعية والخلايا المزروعة.

تقول الباحثة الأولى الدكتورة لينا تشو من قسم الكيمياء بالجامعة:"توفر تقنية طباعة القطرات الخاصة بنا طريقة لهندسة الأنسجة الحية ثلاثية الأبعاد بالهياكل المرغوبة ، مما يقربنا من إنشاء علاجات مخصصة للزرع لإصابات الدماغ".

وقال البروفيسور المشارك فرانسيس سزيل ، قسم علم وظائف الأعضاء والتشريح وعلم الوراثة في الجامعة: "إن استخدام شرائح الدماغ الحية يخلق منصة قوية للتشكيك في فائدة الطباعة ثلاثية الأبعاد في إصلاح الدماغ. إنه جسر طبيعي بين الدراسة القشرية المطبوعة ثلاثية الأبعاد".

من جانبه ، خلص كبير المؤلفين البروفيسور زولتان مولنار في قسم علم وظائف الأعضاء والتشريح وعلم الوراثة بالجامعة إلى أن " تطور الدماغ البشري عملية دقيقة ومعقدة. وسيكون من السذاجة الاعتقاد بأنه يمكننا إعادة إنشاء التقدم الخلوي بأكمله في الجسم. ولكن ، مع ذلك ، يظهر مشروع الطباعة ثلاثي الأبعاد لدينا تقدما كبيرا في السيطرة على مصائر وترتيبات خلايا إيبسك البشرية لتشكيل الوحدات الوظيفية الأساسية للقشرة الدماغية".