خرق علمي.. إنتاج أنسجة عين بشرية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد والخلايا الجذعية

الخامسة للأنباء – علوم: 

اكتشف العلماء طريقة لإنشاء أنسجة للعين باستخدام الخلايا الجذعية والطباعة ثلاثية الأبعاد، في بحث جديد يمكن أن يؤدي إلى اختراقات في علاج مجموعة من أمراض العين التنكسية.

وقام فريق من الباحثين من المعهد الوطني للعيون (NEI)، وهو جزء من المعاهد الوطنية للصحة، بطباعة مجموعة من الخلايا التي تشكل الحاجز الدموي الخارجي لشبكية العين – نسيج العين الذي يدعم مستقبلات الشبكية الضوئية المستشعرة للضوء.

وتوفر تقنيتهم إمدادا غير محدود من الناحية النظرية من الأنسجة المشتقة من المريض لدراسة أمراض الشبكية التنكسية مثل الضمور البقعي المرتبط بالعمر (AMD) – واستخدامها لفهم كيفية علاج هذه الأمراض أو علاجها بشكل أفضل.

وقال الدكتور كابيل بهارتي، الذي يرأس قسم أبحاث الخلايا العينية والخلايا الجذعية في المعهد الوطني للعيون: “نحن نعلم أن الضمور البقعي المرتبط بالعمر يبدأ في حاجز الدم الخارجي في شبكية العين. ومع ذلك، فإن آليات بدء الضمور البقعي المرتبط بالعمر والتقدم إلى المراحل الجافة والرطبة المتقدمة لا تزال غير مفهومة جيدا بسبب نقص النماذج البشرية ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية”.

ويتكون الحاجز الدموي الخارجي لشبكية العين من الظهارة الصبغية للشبكية (RPE)، والتي يفصلها غشاء بروك (الطبقة الداخلية للمشيمية المتصلة بالطبقة المصطبغة لشبكية العين وتدعى أيضا الطبقة القاعدية) عن المشيمة.

و ينظم الغشاء كيفية نقل العناصر الغذائية والنفايات بين الظهارة الصبغية للشبكية والمشيماء الشعرية (choriocapillaris).

وفي الأشخاص الذين يعانون من الضمور البقعي المرتبط بالعمر، تتشكل رواسب البروتين الدهني التي تسمى “براريق شفافة (drusen) خارج غشاء بروك، ما يمنعها من العمل بشكل صحيح.

ويعد الضمور البقعي المرتبط بالعمر السبب الرئيسي للعمى وفقدان البصر الذي لا رجعة فيه في جميع أنحاء العالم.

وقال المؤلف المشارك مارك فيرير، مدير مختبر 3D Tissue Bioprinting في المركز الوطني لعلوم الترجمة المتقدمة التابع للمعاهد الوطنية للصحة: “لقد أسفرت جهودنا التعاونية عن نماذج نسيج شبكية وثيقة الصلة بأمراض العين التنكسية. نماذج الأنسجة هذه لها العديد من الاستخدامات المحتملة في التطبيقات متعدية، بما في ذلك تطوير العلاجات”.

وقام بهارتي وزملاؤه بدمج ثلاثة أنواع من الخلايا المشيمية غير الناضجة في هيدروجيل: الخلايا الحولية والخلايا البطانية، وهي مكونات أساسية للشعيرات الدموية. والخلايا الليفية التي تعطي الأنسجة بنية.

وبعد ذلك، قاموا بطباعة الجل على سقالة قابلة للتحلل، وفي غضون أيام قليلة، بدأت الخلايا تنضج لتصبح شبكة شعرية كثيفة.

وبحلول اليوم التاسع، زرع العلماء الخلايا الظهارية الصبغية للشبكية على الجانب الآخر من السقالة.

وبعد أكثر من شهر بقليل، وصلت الأنسجة إلى مرحلة النضج الكامل. وكانت الأنسجة المطبوعة تبدو وتتصرف بشكل مشابه لحاجز الدم الخارجي الأصلي في شبكية العين، وفقا لتحليل واختبار الباحثين.

وتحت الضغط الناجم، أظهرت الأنسجة المطبوعة أنماطا من الضمور البقعي المرتبط بالعمر المبكرة مثل رواسب البراريق تحت الظهارة الصبغية للشبكية والتقدم إلى المرحلة الجافة المتأخرة الضمور البقعي المرتبط بالعمر.

وأوضح بهارتي: “من خلال طباعة الخلايا، نقوم بتسهيل تبادل الإشارات الخلوية الضرورية لتشريح الحاجز الدموي الخارجي الطبيعي. على سبيل المثال، يؤدي وجود خلايا الظهارة الصبغية للشبكية إلى إحداث تغييرات في التعبير الجيني في الخلايا الليفية التي تساهم في تكوين غشاء بروك – وهو أمر تم اقتراحه منذ عدة سنوات ولكن لم يتم إثباته غلى غاية نموذجنا الحالي”.

ونشر العلماء نتائج عملهم في مجلة Nature Methods.