لأول مرة، تمكن العلماء من إنشاء نخاع عظمي حقيقي من خلايا بشرية

فريق من جامعة بازل وقام مستشفى بازل الجامعي (سويسرا) لأول مرة في العالم بإنشاء أنسجة نخاع عظمي بشرية بالكامل، والتي لا تكمن فقط في طبق، ولكنها تعيش وتنتج خلايا الدم لعدة أسابيع متتالية. هذا ليس خيالًا أو نموذجًا مبسطًا – إنه “عظم صغير” ثلاثي الأبعاد حقيقي به جميع الأجزاء الصحيحة وجيران الخلايا الصحيحة. ونشرت نتائج العمل في المجلة خلية.

لماذا الأساليب القديمة لم تعد مناسبة؟

النخاع العظمي ليس مجرد نسيج ناعم داخل العظام، بل هو نظام بيولوجي منظم للغاية حيث حوالي نصف تريليون خلية دم. يحدث تكون الدم في بيئات دقيقة متخصصة، وهي بيئات تتفاعل فيها الخلايا الجذعية مع الخلايا العظمية والأوعية الدموية والنهايات العصبية والهياكل اللحمية. أهمية خاصة هي مكانة بطانة العظم – منطقة رقيقة على السطح الداخلي للعظم. وفي هذه المنطقة يمكن أن تظل خلايا سرطان الدم كامنة وتصبح مقاومة للعلاج الكيميائي.

حتى الآن، لا يمكن دراسة ذلك إلا في الفئران (حيث يتم تنظيم مكانها بشكل مختلف) أو في المزارع المسطحة (تفقد الخلايا خصائصها بعد 48 ساعة). ولم تقدم أي من هذه الأساليب صورة دقيقة عما يحدث في جسم الإنسان.

كيف بالضبط قاموا بإنشاء “مصنع” عامل

بدأ الأمر كله بالخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPSCs)، المستمدة من الجلد أو الدم من المتبرعين المنتظمين. وتم وضعها في إطار مسامي مصنوع من الهيدروكسيباتيت والكولاجين من النوع الأول، وهي مادة مطابقة تقريبًا للعظم الحقيقي. يشبه الإطار، الذي يبلغ قطره 8 مم وسمكه 4 مم، إسفنجة صغيرة تحتوي على ملايين المسام الدقيقة والقنوات.

ثم بدأت عملية التكيف المعقدة. أولاً، تمت إضافة عامل النمو VEGF وBMP-2 – حيث تحولت الخلايا إلى بطانة الأوعية الدموية وأوعية المستقبل المبطنة. ثم تبع ذلك مزيج من TGF-β وديكساميثازون – ظهرت الخلايا العظمية العظمية، والتي بدأت في ترسيب المعادن وتقوية الإطار. في المرحلة الثالثة، تم ربط SCF وTPO وIL-3 – وانتشرت الخلايا الجذعية المكونة للدم CD34+ في المنافذ. وبعد 25-30 يومًا، تم تشكيل مكانة داخلية كاملة داخل هذا العظم الاصطناعي، وبدأت عملية تكون الدم من تلقاء نفسها.

تحت المجهر الإلكتروني الماسح، يمكن رؤية خلايا الدم الحمراء والخلايا المحببة وهي تخرج من محاريبها وتطفو في أوعية صناعية. ويعيش النسيج لمدة أربعة أسابيع على الأقل، وخلال هذه الفترة ينتج خلايا دم جديدة – تشبه إلى حد كبير النخاع العظمي الحقيقي في فخذ شخص بالغ.

ماذا يعطيك هذا الآن؟

أولاً، يستطيع العلماء أخيرًا دراسة سرطان الدم البشري على الخلايا البشرية في البيئة المناسبة ثلاثية الأبعاد.

ثانيا، أصبح من الممكن اختبار المخدرات كما يحدث في الجسم الحقيقي.

ثالثًا، في غضون عامين، سيتمكن الأطباء من أخذ خلايا من مريض معين، وتنمية نخاعه العظمي الشخصي، وفي غضون أسبوع من فهم العلاج الذي سيعمل بشكل أفضل.

يقول رئيس المشروع البروفيسور إيفان مارتن: “هذا يمكن أن يكمل العديد من التجارب على الحيوانات التي تدرس تكوين الدم في كل من الظروف الصحية والمرضية”.

ما الذي يجب القيام به؟

حتى الآن العينة كبيرة جدًا – 8 ملم. لإجراء فحص شامل للأدوية، يجب تقليله بمقدار 5 إلى 10 مرات. يعمل الفريق بالفعل على رقائق حيث سيكون هناك 96 أو 384 قطعة نرد صغيرة على كوب واحد. والهدف الآخر هو إطالة عمر الأنسجة إلى 3-4 أشهر حتى يمكن نمذجة الأمراض المزمنة.

ولكن حتى في شكله الحالي، يعد هذا أكبر تقدم في العشرين عامًا الماضية في مجال تكون الدم. ولأول مرة، أصبح لدى العلماء أداة تسمح لهم بدراسة أمراض الدم مباشرة في ظل ظروف قريبة قدر الإمكان من علم وظائف الأعضاء البشرية، بدلا من الاعتماد بشكل أساسي على نماذج الفئران. وهذا يعطي أملًا حقيقيًا في أنه خلال السنوات الخمس إلى السبع القادمة سيتم تقليل الحاجة إلى إجراء تجارب على الحيوانات في دراسة سرطان الدم ومتلازمات خلل التنسج النقوي بشكل كبير.