ابتكر باحثون تقنية جديدة لعلاج مرض السكري باستخدام حبر حيوي مستخلص من أنسجة البنكرياس وتقنية الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد.
وأجرى الدراسة باحثون من جامعة بوهانج للعلوم والتكنولوجيا في كوريا الجنوبية، ونُشرت في مجلة “نيتشر كوميونيكيشنز” (Nature Communications) وكتب عنها موقع يوريك أليرت.
توجد داخل البنكرياس خلايا تسمى خلايا جُزُر لانغرهانس وهي تعمل على إفراز الإنسولين لخفض مستوى السكر في الدم، وتتحكم هذه الخلايا في إفراز الإنسولين من خلال تفاعلها مع المكونات المحيطة بها، مثل الأنسجة الداعمة والخلايا الوعائية، مما يساعد على تنظيم مستويات السكر في الدم بشكل فعال. ويواجه العلماء تحديات كبيرة عند إنتاج هذه الخلايا لاستخدامها في علاج المرض.
وتعتبر الخلايا الجذعية مصدرا واعدا لتوليد خلايا جُزُر لانغرهانس في المختبر، إلا أن إعادة تكوين البيئة الدقيقة وشبكة الأوعية الدموية التي تشبه البيئة الموجودة في البنكرياس والتي تحتاجها هذه الخلايا لتعمل بشكل صحيح كان عقبة رئيسية في هذه العملية.
الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد
تُعرَّف الطباعة الحيوية على أنها عملية ترتيب المواد والخلايا الحية بطريقة تشبه الترتيب الموجود في أعضاء أو أنسجة محددة في الجسم، ويتم تصميم الجسيمات الحيوية المراد طباعتها هندسيا من خلال تقنيات تعتمد على الحاسوب. ويستخدم حبر من نوع خاص لإنتاج هذه الجسيمات.
يتكون الحبر الخاص الذي يتم استخدامه في الطباعة من مادة حيوية أو خليط من عدة مواد حيوية على شكل هلام مائي (هيدروجيل)، يحتوي عادة على أنواع الخلايا المطلوبة، ويُسمى هذا المحلول بالحبر الحيوي.
وفي محاولة لتوفير البيئة المناسبة للخلايا الجذعية لتولد الخلايا المطلوبة قام فريق البحث بتطوير حبر حيوي خاص يحتوي على مكونات تحاكي البيئة الموجودة حول خلايا جُزُر لانغرهانس ويحتوي على بروتينات موجودة في البنكرياس، ويعرف هذا الحبر بالمصفوفة خارج الخلوية الشبيهة بالبيئة الدقيقة حول خلايا الجُزُر (Peri-islet Niche-like extracellular matrix) والذي رمز له اختصارا “بي أي إن إي” (PINE).
واستفاد الفريق من تقنية الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لبناء نموذج نسيج يشبه النسيج الموجود في البنكرياس والذي يتحكم في الإنسولين، ويجمع خلايا تشبه خلايا جزر لانغرهانس مع أوعية دموية، ويُسمى هذا النموذج ” تجمعات الخلايا الشبيهة بجُزُر لانغرهانس البشرية مع الأوعية الدموية” ((HICA-V) Human Islet-like Cellular Aggregates and Vasculature).
رتب النموذج الذي تم ابتكاره خلايا جزر لانغرهانس المشتقة من الخلايا الجذعية بدقة إلى جانب هياكل وعائية، مُحاكيا بذلك بنية البنكرياس الحقيقي. أظهرت الخلايا المزروعة داخل النموذج زيادة في إنتاج الأنسولين، مُظهرةً خصائص وظيفية تُضاهي خلايا جزر لانغرهانس الأصلية. كما أظهرت استجابات مرضية مثل تلك التي نراها في حالة الاصابة بمرض السكري.
قالت البروفيسور جينا جانغ الباحثة المشاركة في الدراسة: “إن التقنية المخصصة التي تم تطويرها في هذا البحث تحاكي بدقة بنية ووظيفة البنكرياس البشري، مما يدعم نضوج خلايا جُزُر لانغرهانس المشتقة من الخلايا الجذعية ويعزز وظائفها عن طريقها، ونتوقع أن تلعب هذه التقنية دورا رئيسيا في تطوير أبحاث السكري، وتسريع تطوير الأدوية المضادة للسكري، وتحسين كفاءة عمليات زراعة خلايا لانغرهانس.”