نجاح تصنيع أنسجة غضروف عظم بشري حية في الفضاء بإستخدام المجالات المغناطيسية: خطوة واحدة صغيرة للخلايا، قفزة عملاقة للعلم!

تمت كتابة وترجمة وتدقيق هذا المقال بدعم سخي من شركة (Humabiologics Inc) وبإشراف الدكتور لؤي الزعبي

نجح رائد فضاء على متن محطة الفضاء الدولية في إنماء أنسجة غضروف بشري بإستخدام الطاقة المغناطيسية. إليكم كيف ولماذا هذا مهم.

تم تحقيق هذا الإنجاز بإستخدام جهاز تجميع وإنماء خلايا يستخدم المجالات المغناطيسية والذي تم تركيبه وإستخدامه على متن محطة الفضاء الدولية. يمّكن هذا الجهاز مجموعات من الخلايا البشرية من التجمع والتكاثر والنمو كأنسجة حيوية متكاملة دون الحاجة لإستخدام سقالة من مواد حيوية خاصة لتسهيل نمو الخلايا عليها وأخذ شكل النسيج المطلوب.

تم وصف التجربة ونشرها كورقة علمية في مجلة “تقدم العلوم”. “يمكن للمرء أن يتخيل بالمستقبل ليس بالبعيد جدًا أننا إذا إستعمرنا المريخ أو قمنا برحلات فضائية طويلة المدى، فقد نرغب في إجراء تجارب علمية حيث نبني خلالها أنسجة بشرية حيوية وظيفية في الفضاء ونختبرها في بيئات خارج كوكب الأرض.” هذا ما قاله أوتكان ديميرسي الباحث في جامعة ستانفورد وأحد مؤلفي وكتاب الورقة العلمية الخاصة بهذا الإنجاز.

العلاج الطبي في الفضاء

تخيل حدوث إصابة في الفضاء تمزق جلدك أو عظامك، وتخيل القدرة على ترقيع وعلاج النسيج المتهتك بأنسجة مُصنَّعة بتقنيات الهندسة الطبية الحيوية – تماما مثل ما كان يحدث في الفيلم “Ad Astra “حيث يعيش الناس ويعملون ويتلقون العلاج الطبي على الكوكب الأحمر، المريخ.

على الرغم من أن تقنية وطابعات الأنسجة الحيوية القادرة على بناء وتشكيل المواد الحيوية والخلايا معها موجودة بالفعل على الأرض، إلا أن هذه الأجهزة لا يمكنها العمل في الفضاء لأنها تعتمد على وجود جاذبية الأرض القوية نسبيًا حتى تعمل. يقول ديميرسي: “تقنية طباعة الأنسجة وطابعات الأنسجة الحيوية يعتمدان على بثق مادة حيوية تشبه معجون الأسنان والتي يجب أن تنزل مع الجاذبية إلى أسفل حتى تتمكن من بناء النسيج الحيوية المطلوب طبقة تلو طبقة”.

في الفضاء وفي المدارات معدومة الجاذبية، تعمل تقنية التحليق (أو الإرتفاع أو التعليق) المغناطيسي بشكل جيد. تتمثل هذه التقنية بتعليق جسم بدون أي دعم آخر غير القوة المغناطيسية في مكان معين دون الحاجة لوجود الجاذبية. يمكن إستخدام هذه التقنية وأجهزة التعليق المغناطيسي لمواجهة آثار تسارع الجاذبية والطرد المركزي – وأيضًا يمكن لها تثبيت الأجسام في مكانها في حالة عدم وجود الجاذبية.

هل يمكن نقل الخلايا من مكان لاخر بإستخدام القوى المغناطيسية؟

في العادة، لا نفكر في الأنسجة الحيوية على أنها أشياء يمكن تحريكها بواسطة الحقول أو المجالات المغناطيسية بالطريقة التي يمكن بها تحريك قطعة من المعدن. لكن دميرسي وناسيد دراماس من جامعة ستانفورد في ولاية كالفورنيا الأمريكية برهنا في عام ٢٠١٥ أن الخلايا الحية، أيضًا، يمكن نقلها والتحكم بمكانها عند وضعها في وسط سائل يحتوي مواد قابلة للمغنطة مثل الألمنيوم أو الأكسجين أو التيتانيوم (سائل بارا-مغناطيسي).

تتضمن هذه التقنية للتحكم بمكان الخلايا والمواد الحيوية، وضع مغناطيسين قويين متعارضين قريبين جدًا من بعضهما البعض بحيث يتم إنشاء قوة دفع مغناطيسية عالية. يتم وضع قطعة تحتوي حجرات وقنوات مايكروية بداخلها سائل مغناطيسي (قابل للمغنطة) بين المغناطيسين. هذا التشكيل المغناطيسي، كافٍ لموازنة وزن الخلية، وبالتالي رفعها والتحكم بمكانها. عندما تتعرض مجموعات من الخلايا لهذه الظروف، فإنها تهاجر وتتجمع في بقعة معينة في السائل، وتتجمع في هياكل نسيجية ثلاثية الأبعاد لتشكل نسيج حيوي متكامل. توسع فلاديسلاف بارفينوف في مختبر أبحاث التكنولوجيا الحيوية في موسكو وزملاؤه فيما بعد في الفكرة من خلال بناء جهاز يمكّن من تجميع مجموعات من الخلايا في هياكل ثلاثية الأبعاد. هذا هو الجهاز الذي إنتهى به المطاف في الفضاء.

إنماء أنسجة الغضاريف في الفضاء دون وجود جاذبية!

لم يكن الوصول إلى محطة الفضاء الدولية أمرًا سهلاً. يجب أن تكون الأجهزة، التي هي على شكل نصف عجلة من الجبن، جاهزة للطيران في الفضاء. يقول ديميرسي: “هناك معايير تتعلق بالمساحة التي يجب أن تكون بها الآلة شديدة الصلابة عند الخروج إلى إلى الفضاء”. “لا يمكن أن يكون هناك شيئًا يهتز أو ينكسر”.  كان أيضا لابد من تركيب كاميرات خاصة في الجهاز لتسجيل نشاط الخلايا، لأن المعدات البصرية الضرورية مثل المجاهر لن تكون متاحة في محطة الفضاء الدولية.

بعد يوم واحد من وصول الجهاز إلى الجزء الروسي من محطة الفضاء الدولية، قام رائد الفضاء أوليج كونونينكو أجرى التجربة التي تضمنت حقن الوسط المغنطيسي بخلايا الغضاريف (المشتقة من الركبتين والوركين البشرية)، وتبريدها، ووضعها في الجهاز المغناطيسي، والضغط على زر التشغيل.

كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تجميع الخلايا وإنمائها وتصنيعها حيويًا في الفضاء. يقول ديميسري: “كان الناس يجرون تجارب بيولوجية ويزرعون الخلايا في الفضاء، لكن القدرة على تجميع هذه اللبنات الأساسية في هياكل أنسجة ثلاثية الأبعاد أكثر تعقيدًا – وهذا هو ما كان الأول من نوعه”. يمكن أن تساعد مثل هذه التجارب أيضًا في البحث عن التفاعلات الخلوية التي تفيد الحياة هنا على الأرض. يقول ديميرسي: “في غياب الجاذبية، تتصرف الخلايا والبروتينات بشكل مختلف تمامًا”. فهم هذه التفاعلات بدون ضوضاء الجاذبية يمكن أن يكشف عن معلومات جديدة حول كيفية تفاعل الأدوية والخلايا.

ما تم إنجازه هنا ليس علاجا لفيروس كوفيد-١٩، ولكن ربما يكون من المفيد أخذ استراحة من الوباء للتفكير في هذه الأداة الطبية الحيوية الرائعة في الفضاء. يمكننا جميعًا بالتأكيد التفكير في القليل من التحليق على سبيل المثال في الوقت الحالي.

فرصة لأبحاث الدراسات العليا

إذا كنت من المتخصصين في الهندسة الكهربائية أو الهندسة الطبية الحيوية أو الهندسة الحيوية، العمل في هذا المجال أو إكمال الدراسات العليا فيه فرصة كبيرة. السفر إلى الفضاء أصبح واقعا. هل لديك سؤال أو إستفسار عن محتوى هذا المقال؟ لا تتردد في التسجيل في منتديات الموقع وطرح أسئلتك و إستفساراتك. نحب أن نسمع رأيك في محتوى هذا المقال.

المراجع:

Astronaut Bioengineers Human cartilage in Space Using Magnetic Fields

للحصول على محتوى طبي مشابه

للحصول على محتوى طبي لمدونتك الإلكترونية ذو جودة عالية لا تتردد ب الاتصال معنا أو يمكنك شراء خدماتنا من أي مكان حول العالم من خلال زيارة حسابنا على موقع فايفر!
يمكنك أيضا مراسلتنا على البريد الإلكتروني info@medcontx.com

لدعم كتابة أو ترجمة محتوى مشابه

لدعم كتابة أو ترجمة محتوى مشابه وإضافة إسمك كراعي على المقال لا تتردد ب الاتصال معنا اليوم! دعمك هو دعم للغة العربية ودعم لكتاب شباب ودعم للقراء بمحتوى موثوق وعالي الجودة! تكلفة رعاية المقال المترجم تبدأ ب خمسة دولارات فقط!

لتعلم كتابة محتوى طبي تقني عالي الجودة باللغة العربية

لتعلم كتابة محتوى طبي تقني عالي الجودة باللغة العربية والإضطلاع على مواد تدريب وتأهيل لتصبح(ي) كاتب(ة) طبي(ة)، بادر(ي) بالتسجيل اليوم في الموقع والمشاركة في وتصفح منتدى “كتابة محتوى طبي باللغة العربية” على الرابط التالي (منتدى ميدكونتكس)