ابتكار أوعية دموية حية على شريحة: تقدم علمي في الهندسة الطبية

في تقدم علمي جديد، قام باحثون في جامعة تكساس بإنشاء أوعية دموية حية على شريحة، مما يمثل خطوة كبيرة في فهم أمراض الأوعية الدموية.

ابتكار أوعية دموية حية على شريحة

الأوعية الدموية البشرية ليست سوى شيء بسيط. إنها تنحني وتتفرع وتضيق وتتسع، مما يخلق مسارات معقدة تؤثر على كيفية تحرك الدم عبر الجسم. ومع ذلك، لفترة طويلة، تعاملت النماذج المختبرية مع الأوعية الدموية كأنابيب مستقيمة وموحدة. وعلى الرغم من فائدتها، إلا أن هذه التصاميم المبسطة فشلت في عكس الظروف التي تتطور فيها العديد من أمراض الأوعية الدموية فعليًا.

نظام شرائح أوعية قابل للتخصيص

لتمثيل البنية الحقيقية للأوعية الدموية البشرية بشكل أفضل، قام الباحثون في قسم الهندسة الطبية الحيوية بجامعة تكساس إيه آند إم بإنشاء نظام شرائح أوعية قابل للتخصيص. يتيح النهج الجديد للعلماء دراسة أمراض الأوعية الدموية بشكل أكثر واقعية ويوفر منصة قوية لاختبار الأدوية الجديدة.

رقائق الأوعية الدموية

رقائق الأوعية الدموية عبارة عن أجهزة ميكروفلويديك مصممة لتكرار الأوعية الدموية البشرية على نطاق صغير جدًا. يمكن تصميمها خصيصًا للمرضى الأفراد وتقديم طريقة غير حيوانية لدراسة تدفق الدم وتقييم العلاجات المحتملة. عملت جينيفر لي، طالبة الماجستير في الهندسة الطبية الحيوية، في مختبر الدكتور أبهيشيك جاين لتصميم شريحة أوعية دموية متقدمة قادرة على إعادة إنتاج مجموعة واسعة من الأشكال التي يمكن رؤيتها في الأوعية الدموية الحقيقية.

“هناك أوعية متفرعة، أو تمدد الأوعية الدموية التي لها توسع مفاجئ، ثم تضيق يقيد الوعاء. كل هذه الأنواع المختلفة من الأوعية تتسبب في تغيير نمط تدفق الدم بشكل كبير، ويتأثر الجزء الداخلي من الأوعية الدموية بمستوى إجهاد القص الناجم عن أنماط التدفق هذه”، قال لي. “هذا ما أردنا أن نمثله.”

التقدم إلى ما هو أبعد من تصاميم السفن المستقيمة

يعتمد عمل لي على أبحاث سابقة في نفس المختبر. قبل بضع سنوات فقط، قام معلمها وطالب الدراسات العليا السابق الدكتور تانماي ماثور بتطوير تصميم مستقيم لشريحة الوعاء. تم تنفيذ كلا المشروعين في مختبر Bioinspired Translational Microsystems تحت إشراف Jain، وهو أستاذ مشارك وزميل كلية Barbara and Ralph Cox’53 في الهندسة الطبية الحيوية. تم نشر بحث لي في مختبر على شريحة وسيظهر على غلاف عدد مايو 2025 من المجلة.

وقال جاين: “يمكننا الآن أن نبدأ في التعرف على أمراض الأوعية الدموية بطرق لم نتمكن من القيام بها من قبل”. “لا يمكنك جعل هذه الهياكل معقدة فحسب، بل يمكنك وضع مواد خلوية وأنسجة فعلية بداخلها وجعلها حية. هذه هي المواقع التي تميل أمراض الأوعية الدموية إلى التطور فيها، لذا فإن فهمها أمر بالغ الأهمية.”

من البحوث الجامعية إلى العلوم المنشورة

انضمت لي إلى مختبر جاين بينما كانت لا تزال طالبة جامعية مع مرتبة الشرف وتبحث عن خبرة بحثية عملية. في ذلك الوقت، لم تكن لديها إلمام كبير بتكنولوجيا الأعضاء الموجودة على الرقاقة. وعندما تعلمت المزيد عن هذا المجال، أصبحت مهتمة بتأثيره المحتمل على الأبحاث الطبية المستقبلية. قادها هذا الاهتمام إلى مواصلة عملها من خلال برنامج المسار السريع للماجستير في العلوم.

قال جاين: “لقد أظهرت جينيفر المثابرة والفضول والإبداع وبدأت في تنفيذ المشاريع البحثية بسرعة كبيرة. يمكّن برنامجنا السريع الطلاب مثل جينيفر من إجراء نوع من الأبحاث عالية التأثير وعالية المخاطر، وليس مجرد القيام بمشروع علمي، بل الوصول إلى نتائجه ونشره”.

توسيع مدى تعقيد رقائق السفن الحية

على الرغم من أن التصميم الحالي لرقاقة الأوعية الدموية يقدم رؤية أكثر واقعية للأوعية الدموية، إلا أن فريق البحث يخطط لمواصلة العمل. حتى الآن، يتضمن نموذج لي الخلايا البطانية فقط – أو الخلايا التي تشكل بطانة الأوعية الدموية – ولكن الإصدارات المستقبلية قد تتضمن أنواعًا إضافية من الخلايا. إن تضمين هذه الخلايا من شأنه أن يسمح للباحثين بفهم أفضل لكيفية تفاعل الأنسجة المختلفة مع بعضها البعض ومع تدفق الدم.

وقال جين: “نحن نتقدم ونخلق ما نسميه البعد الرابع للأعضاء على الرقاقة، حيث لا نركز فقط على الخلايا والتدفق، ولكن هذا التفاعل بين الخلايا والتدفق في حالات معمارية أكثر تعقيدا، وهو اتجاه جديد في هذا المجال”.

بناء المهارات خارج المختبر

إلى جانب خبرتها البحثية التقنية، تقول لي إن بيئة المختبر ساعدتها على تطوير مهارات عملية تمتد إلى ما هو أبعد من الدورات الدراسية العلمية. وقد منحها العمل جنبًا إلى جنب مع أقرانها وطلاب الدراسات العليا وباحثي ما بعد الدكتوراه خبرتها في التعاون والتواصل وحل المشكلات.

وقالت: “إنها بيئة جيدة للتفاعل ليس فقط مع الأقران ولكن أيضًا مع طلاب الدراسات العليا وباحثي ما بعد الدكتوراه”. “أنت قادر على تعلم العمل الجماعي والتواصل وأخلاقيات العمل وتجربة أشياء مختلفة. أعتقد أنها تجربة قيمة متاحة للطلاب. لدينا مختبرات بحثية جيدة لأعضاء هيئة التدريس.”

تلقى المشروع الدعم من العديد من المنظمات الكبرى، بما في ذلك برنامج الأبحاث الطبية التابع للجيش الأمريكي، ووكالة ناسا، وهيئة البحث والتطوير الطبي الحيوي المتقدم، والمعاهد الوطنية للصحة، وإدارة الغذاء والدواء الأمريكية، والمؤسسة الوطنية للعلوم، ومكتب جامعة تكساس إيه آند إم لصناديق الاستثمار التحويلية للابتكار.

المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily

مع استمرار الأبحاث، يعد هذا الابتكار خطوة نحو تحسين العلاجات الطبية وفهم أفضل لكيفية عمل الأوعية الدموية في الجسم.