طور علماء اميركيون سمكة هجينة مصنوعة من خلايا عضلة قلب بشري، يمكنها التحرك والنبض تلقائيا مستخدما القوة ذاتها التي تعمل بها قلوبنا، في خطوة ربما تمهد يوما ما لصناعة قلوب للاستخدامات زراعة الأعضاء.
ونجح العلماء جامعتي هارفرد وإمروي في بناء نظام دموي مصغر مكن السمكة أن تتحرك بنبضات معينة لأكثر من 100 يوم، بالاعتماد على خلايا عضلة القلب الحية المزروعة المستخلصة من الخلايا الجذعية البشرية.
يركز إنشاء سمكة "biohybrid" على سمتين تنظيميتين رئيسيتين لقلب الإنسان: الأولى، قدرتها على العمل تلقائيا، دون الحاجة إلى مدخلات يتم التحكم بها، أي أنها تلقائية؛ أما الثانية، فهي مبدأ المراسلة التي تبدأ بحركة ميكانيكية، تتنقل بين الكهرباء والميكانيك (إشارات ميكانيكية كهربائية).
وعلى الرغم من أن البعض قد يظن أنه من السهل إنشاء شيء قد يبدو بحركته مثل القلب، لكن صنع شيء يعمل كوحدة واحد هو تحد أصعب بكثير.
ويقول مهندس الطب الحيوي، كيفن كيت باركر، الباحث في جامعة هارفرد: "هدفنا الأسمى هو أن نتمكن من تطوير قلب قد يعوض قلبا مشوها لدى الأطفال".
لكن باركر في ملاحظاته البحثية بدا واقعيا، مشيرا إلى أنه من السهل صنع شيء يشبه القلب، لكن العديد من التحديات لا تزال ماثلة أمام التوصل إلى عضو بشري عامل بالكامل.
ويقول "يمكنني أن أصنع نموذجا لقلب من معجون اللعب، لكن هذا لا يعني أني قمت ببناء قلب".
ويضيف "يمكنك أن تساعد خلايا سرطانية على النمو في صحن (بيتري) حتى تصبح كتلة نابضة وقد نطلق عليها تسمية عضو قلبي، لكن لن تنجح أي من هذه الجهود، نظريا، في الجمع بين فيزياء نظام يعمل على النبض مليار مرة خلال فترة حياتك بينما يقوم في الوقت ذاته بإعادة إحياء خلاياه بشكل فوري. هذا هو التحدي، وهذا ما يجب علينا القيام به".
ومع وجود طبقتين من خلايا عضلة القلب على كل جانب من زعنفة الذيل، تم بناء الأسماك المهجنة الحيوية لتكون مستقلة، يمكنها الحفاظ على حركتها الذاتية، بحسب البحث المنشور في مجلة "Science" العلمية.
وعندما يضغط أحد الجانبين بقوة، يتمدد الجانب الآخر، مما يؤدي إلى تشغيل آلية تغذية مرتدة تتسبب في تقلص الجانب الممتد ثم تشغيل نفس الآلية على الجانب الآخر في دورة مستمرة.
ويعتمد نظام انقباضات العضلات غير المتزامنة على عضلات طيران الحشرات. حيث أن كل انقباض يؤدي تلقائيا إلى تقلص زوج العضلات الآخر.
والانحناء الجسدي هو الحركة الميكانيكية التي تنشط القنوات الأيونية المكونة للإشارة الكهربائية في العضلات. حيث تعمل هذه القنوات الأيونية على تنشيط العضلات وانقباضها.
قام باركر وزملاؤه أيضًا بدمج نظام شبيه بجهاز تنظيم ضربات القلب في السمكة الهجينة، وهي عبارة عن مجموعة معزولة من الخلايا تتحكم في تواتر وتنسيق هذه التي تتحكم في النهاية بالسمكة الهجينة.
ويقول الباحث من جامعة هارفرد، مهندس الطب الحيوي، كيل يونغ لي، إنهم تمكنوا من وصل الإشارات الإلكتروميكانيكية بين طبقتي العضلات في ذيل السمكة، ما أدى إلى خلق دورة يساهم فيها انقباض عضلة على شد الأخرى.
ويشير باركر إلى أن الباحثين لم يلجؤوا إلى استخدام نموذج للقلب في اختبارهم، بل حاولا عوضا عن ذلك التعرف على مبادئ الفيزياء الحيوية التي تدير عمل القلب، واستخدموها كمرجع في إعادة استنساخ النظام الدموي.
ويأمل المخترعون أن يتمكن الجهاز المزود بالخلايا العضلية من استبدال القلوب البشرية لمن يحتاجون إلى عمليات زراعة مستقبلا، وفقا للبحث المنشور في مجلة "ساينس" العلمية.
