تطوير أول قلب نابض في المختبر يحاكي بشكل كبير القلب البشري

طور علماء في الولايات المتحدة أول نماذج نابض صغيرة للقلب البشري، للمساعدة في تحديد اضطرابات القلب في المختبر.

ووقع إنشاء قلب الإنسان العضوي (hHOs)، الذي يحتوي على بطين عامل وأنسجة وعائية، باستخدام الخلايا الجذعية لمحاكاة كيفية نمو قلب الجنين في الرحم.

وبدأ القلب البشري العضوي الصغير، الذي نما قطره إلى نحو 0.04 بوصة (1 ملم) بعد 15 يوما فقط، في النبض في عمر ستة أيام فقط.

ويقول الباحثون إن القلوب الكروية الصغيرة هي “أكثر نماذج القلب والأوعية الدموية البشرية مطابقة للأصل”، يقع إنشاؤها في المختبر حتى الآن.

وستساعد نماذج القلب البشري المصغرة المصنوعة في المختبر العلماء على فهم أفضل لكيفية تطور عيوب مثل أمراض القلب الخلقية، والتي تؤثر على 1% من جميع المواليد الأحياء.

وقال آيتور أغيري، الأستاذ المساعد في الهندسة الطبية الحيوية بجامعة ولاية ميتشيغان: “باستخدام نموذ القلب المصغر، يمكننا دراسة أصل أمراض القلب الخلقية وإيجاد طرق لإيقافها”.

وتشكل هذه القلوب الصغيرة نماذج قوية بشكل لا يصدق لدراسة جميع أنواع اضطرابات القلب بدرجة من الدقة لم يسبق لها مثيل من قبل.

وأظهرت النماذج النامية في المختبر تشابها كبيرا جدا مع قلوب الأجنة البشرية، من الناحية الشكلية، ومن حيث البنية، وتعقيد نوع الخلية ولديها “حجرات داخلية معقدة ومترابطة”.

وتعد إحدى القضايا الرئيسية التي تواجه دراسة نمو قلب الجنين وعيوب القلب الخلقية هي الوصول إلى القلب النامي.

وكان الباحثون في السابق مقيدين باستخدام نماذج الثدييات وبقايا الأجنة المتبرع بها. وأوضح أغيري: “الآن يمكننا الحصول على أفضل ما في العالمين، نموذج بشري دقيق لدراسة هذه الأمراض، قلب بشري صغير، دون استخدام مواد جنينية أو انتهاك المبادئ الأخلاقية”.

واستخدم الفريق الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPSCs)، وهي خلايا بالغة مأخوذة من مريض، لتحفيز نمو القلب الشبيه بالجنين في طبق بتري.

والخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPSCs)، هي خلايا بالغة تمت إعادة برمجتها وراثيا لتصبح أشبه بالخلايا الجذعية الجنينية، ما يتيح تطوير مصدر غير محدود لأي نوع من الخلايا البشرية.

وسمح استخدام الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات، بتوليد قلب صغير وظيفي بعد ما يزيد قليلا عن أسبوعين.

وقال أغيري: “تسمح هذه العملية للخلايا الجذعية بالتطور، بشكل أساسي كما هو الحال في الجنين، إلى أنواع الخلايا والهياكل المختلفة الموجودة في القلب”.

ويشير الفريق إلى أن طريقته قابلة للتطوير ويمكن تكرارها في مختبرات أخرى.

وبالإضافة إلى أمراض القلب الخلقية، يمكن أن تساعد نماذج القلب الصغيرة في دراسة السمية القلبية الناجمة عن العلاج الكيميائي وتأثير مرض السكري أثناء الحمل على قلب الجنين النامي.

ومع ذلك، فإن النماذج ما تزال “بعيدة عن الكمال” مقارنة بقلب الإنسان، وبالتالي، ستهدف الأبحاث المستقبلية في جامعة ولاية ميتشيغان إلى تحسين هذه النماذج.

ووقع تمويل الدراسة الجديدة من قبل جمعية القلب الأمريكية والمعاهد الوطنية للصحة في الولايات المتحدة، حيث تعد أمراض القلب السبب الرئيسي للوفاة.