يمكن للشريحة الجديدة التي تحمل أنواعًا مختلفة من الخلايا في غرف صغيرة مترابطة مساعدة العلماء على فهم التفاعلات الفسيولوجية والمرضية بين الأعضاء بشكل أفضل.

صمم علماء من معهد جامعة كيوتو لعلوم المواد الخلوية المتكاملة شريحة  تحاكي النظام المتكامل للأمعاء والكبد؛ لتحسين فهم مرض الكبد الدهني غير الكحولي (NAFLD)، ونشر الباحثون مع زملائهم في اليابان اكتشافاتهم في دورية  كوميونيكيشنز بيولوجي.

 يقول كين إيشيرو كامي، قائد الدراسة، في تقريره لجامعة كيوتو: “يؤثر مرض الكبد الدهني غير الكحولي في نسبة كبيرة من السكان، ولكن لم تُطور علاجات فعالة”.  وذلك لأن هذا المرض يعد حالة معقدة تشمل مجموعة كبيرة من التفاعلات الداخلية بين الأمعاء والكبد، وتسمى محور الأمعاء والكبد، بالإضافة إلى صعوبة نمذجة هذه التفاعلات باستخدام حيوانات، مثل الفئران؛ بسبب الاختلافات الكثيرة بين الأنواع.

 يتألف هذا المرض من تراكم الدهون داخل الكبد، والتي قد تصبح خطيرة، وتعد حاليًا زراعة الكبد هي الطريقة الوحيدة لعلاج الحالات الخطيرة.

 يحتاج العلماء إلى طريقة أفضل لدراسة الحالة؛ كي يتمكنوا من اكتشاف خيارات أفضل للعلاج.  

لا تعد هذه المرة الأولى التي يطور فيها العلماء أنظمة عضوية على شريحة، وليس أول نظام للأمعاء والكبد، ولكن الأجهزة السابقة كانت ناقصة، ولكن تغلّب النظام الذي طوره كامي وزملائه على بعض مشاكل المحاولات السابقة.

 اختبر العلماء الشريحة الخاصة بهم عن طريق وضع بعض خلايا سرطان الكبد وسرطان الأمعاء في غرف منفصلة، واتصلت هذه الغرف بقنوات سائلة صغيرة جدًا ذات صمامات موضوعة بشكل استراتيجي يمكن فتحها وإغلاقها. تحتوي أيضًا الشريحة على مضخة لدفع السوائل بين الغرفتين؛ للسماح بمرور وسط مائع خلال الغرفتين مع إبقاء الخلايا منفصلة، محاكاةً للدورة الدموية بين الأمعاء والكبد، وللسماح بإدخال مواد جديدة، كالأحماض الدهنية الحرة لاختبار تأثيرها في العضوين المتفاعلين.

الأهم من ذلك، إن الشريحة مصنوعة من مادة السيليكون، وتحديدًا البولي ديميثيل سيلوكسان (PDMS)، وهذه المادة مغطاة بمادتين أخريتين: إحداهما تمنع الشريحة من امتصاص الجزيئات الدهنية التي قد تؤثر في التجارب، والأخرى تزيد من نمو الخلية.

شوهدت تغييرات كبيرة في التعبير الجيني في خلايا الأمعاء وخلايا الكبد المستزرعة في الشريحة وذلك عند مقارنتها  مع نفس الخلايا المستزرعة  بمفردها.  وثق العلماء التغيرات الخاصة التي حدثت في الخلايا عند إدخال الأحماض الدهنية الحرة لمدة تتراوح من يوم واحد إلى سبعة أيام. فلاحظوا أنه في فترة اليوم الواحد أثرت الأحماض الدهنية الحرة على الحمض النووي داخل الخلايا مما أدى إلى بدء تلفه، بينما فترة السبعة أيام أدى تراكم الأحماض الدهنية الحرة إلى موت الخلايا، كما في الحالات الحرجة من المرض.

لا تأخذ الشريحة في الاعتبار تأثير ميكروبات الأمعاء والعوامل الأخرى على المحور الكبدي المعوي، وتستخدم التجارب أيضًا حدود الخلية السرطانية، والتي لا تمثل التنوع الكامل أو وظائف الخلايا في الأنسجة البشرية الحية، ولكن تعد هذه المنصة خطوة للأمام.

أوضح باحث الهندسة الميكانيكية لجامعة كيوتو ومؤلف الدراسة، يوشيكازو هيراي: “نخطط فيما بعد إلى استخدام عضيات الكبد والأمعاء المشتقة من الخلايا الجزعية البشرية، ولذلك يمكننا استكشاف هذا المرض في ظل ظروف خاضعة للرقابة الدقيقة والتي تحاكي السياقات الفسيولوجية للمرضى إلى حدٍ كبير”.

المصدر: https://medicalxpress.com

ترجمة: أسماء فاروق

مراجعة وتدقيق: زينب محمد