طوّر باحثون من جامعة مينيسوتا نموذجًا أوليًا لجهازٍ مطبوعٍ بطابعةٍ ثلاثية الأبعاد مع خلايا حيّة يمكنها أن تُساعِد مرضى إصابات الحبل الشوكيّ على استعادة بعض الوظائف التي فقدوها.
يمكن طباعة هذا الجهاز بأحجامٍ مخصّصةٍ لكي تلائم جميع المرضى المُصابين بأمراض الحبل الشوكيّ.
تُطبع خلايا المريض بطرقٍ مضبوطةٍ طبقًا للمنظّم من أجل تجنّب رفض الجسم لها.
تعاون المهندسون والباحثون الطبيّون في جامعة مينيسوتا معًا لابتكار جهازٍ مُستحدثٍ مطبوعٍ بتقنية 3D، لكي يساعد في يومٍ من الأيام مرضى إصابات الحبل الشوكي طويلة الأمد على استعادة بعض الوظائف التي فقدوها.
منظّم الطباعة ثلاثية الأبعاد مصنوع من السيليكون، ويعمل كمنصةٍ للخلايا المتخصصة التي ستُطبَع فوقه.
يُزرع المنظّم في المنطقة المصابة من الحبل الشوكيّ حيث يعمل كجسرٍ بين الخلايا العصبيّة الحيّة في الأعلى والمنطقة المُصابة في الأسفل.
نأمل أن يساعد هذا الإبتكار المرضى على الحدّ من الألم، وكذلك استعادة بعض الوظائف مثل التحكّم في العضلات والأمعاء والمثانة البولية.
قال Michael McAlpine الحاصل على شهادة الدكتوراه وأستاذ الهندسة الميكانيكية في كلية العلوم والهندسة في جامعة مينيسوتا بنجامين والمشارك في كتابة البحث: «هذه هي المرة الأولى التي يمكن فيها لأيّ شخصٍ أن يطبع مباشرةً خلايا جذعيّةٍ عصبيّةٍ مُستمدّةٍ من خلايا شخصٍ بالغٍ على منظّمٍ مطبوعٍ بطابعةٍ ثلاثية الأبعاد، وجعل الخلايا تتخلق إلى خلايا عصبيّةٍ نشطةٍ أيضًا».
وقالت Ann Parr الحاصلة على الدكتوراه في الطب، وأستاذة مساعدة في قسم الجراحة العصبية في معهد الخلايا الجذعية في كلية الطب في جامعة مينيسوتا بنجامين والتي ساعدت في كتابة البحث: «هذه الخطوة الأولى مثيرةٌ في تطوير علاجٍ لمساعدة الأشخاص المصابين في الحبل الشوكي، في الوقت الحاضر لا توجد أدويةٌ جيدةٌ لمرضى إصابات الحبل الشوكيّ طويلة الأمد».
يُوجد حاليًا في الولايات المتحدة حوالي 285 ألف شخصٍ يعانون من إصابة الحبل الشوكي، وهذا العدد قابل للزيادة بحوالي 17 ألف شخصٍ سنويًا في أنحاء البلاد.
http://https://youtu.be/a8bcTuTGhak
في هذه العملية الجديدة التي تطوّرت على مدار العامين الماضيين في جامعة مينيسوتا، بدأ الباحثون بطباعة أيّ نوعٍ من الخلايا المأخوذة من شخصٍ بالغٍ مثل خلايا جلد أو خلايا الدم باستخدام تقنياتٍ جديدةٍ في مجال الهندسة الحيوية، عندها يستطيع الباحثون إعادة برمجة الخلايا إلى خلايا جذعية عصبيّة.
يطبع الباحثون هذه الخلايا على منظّم من السيليكون باستخدام تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد مع استخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد نفسها في طباعة كلٍ من المنظّم والخلايا.
يُبقي المنظّم الخلايا حيةً ويسمح لها بالتحوّل إلى خلايا عصبية، طوّر الفريق مؤخرًا منظّمًا مُستحدثًا يُزرع جراحيًا بداخل الجزء المُحطّم من الحبل الشوكي ويساعد على اتصال الخلايا الحيّة على كلا جانبي الإصابة.
ذكرت Ann Parr: «كل شيءٍ حدث سويًا وفي الوقت الصحيح، إذ كنّا قادرين على استخدام أحدث تقنيات الهندسة الحيويّة للخلايا المتطوّرة خلال الأعوام القليلة الماضية واستطعنا دمج ذلك الأمر مع أحدث تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد».
حتى مع أحدث التقنيات، فإنّ تطوير المنظّمات المُستحدَثة لم يكن سهلًا مطلقًا.
قال Michael McAlpine: «طباعة الخلايا الحساسة بتقنية 3D كان أمرًا في غاية الصعوبة، ويكمن الجزء الصعب في أن نحافظ على الخلايا حيّةً ونشطةً.
اختبرنا طرقًا مختلفةً أثناء عملية الطباعة، ولكن في الحقيقة كنّا قادرين على أن نحافظ على حوالي 75% من الخلايا حيّةً في أثناء عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وعندما نحصل عليها سليمةً نُصاب بالدهشة حينما تتحول إلى خلايا عصبية!».
إذا نجحت الخطوات القادمة فإنّ ثمرة هذا البحث يمكن أن تغيّر مجرى حياة الذين يعانون من إصابات الحبل الشوكي.
قالت Ann Parr: «لقد اكتشفنا أنّ إعادة إرسال الإشارات قد يحسّن بعض وظائف جسمهم بالنسبة للمرضى، هناك مُعتقدٌ يقول بأنّ مرضى إصابات الحبل الشوكي سيكونون سعداء فقط إذا استطاعوا المشي مجددًا.
في الواقع، يريد معظمهم أشياء أُخرى مثل التحكم بالمثانة أو أن يكونوا قادرين على إيقاف الحركات اللا إرادية لأقدامهم.
هذه التطوّرات البسيطة في الوظيفة قد تؤدي إلى تحسيناتٍ هائلةٍ في حياتهم».