آمیا پالجا -14 ژوئیه 2022 -بطن چپ مینیاتوری در آزمایشگاه دانشگاه تورنتو مهندسی شده است
در یک بیانیه مطبوعاتی که در 8 ژوئیه منتشر شد، محققان دانشگاه تورنتو یک مدل مینیاتوری از بطن چپ قلب انسان را با استفاده از سلول‌های زنده قلب رشد دادند.
محققان تصمیم گرفتند بطن چپ را بازسازی کنند زیرا این بطن اتاق اصلی قلب است و خون اکسیژن‌دار را به داخل آئورت پمپ میکند و سپس آن را به بقیه بدن می‌برد. بر اساس گزارش سازمان جهانی بهداشت، بیماری‌های قلبی علت اصلی مرگ و میر در سراسر جهان است.
محققان در سراسر جهان از طیف گسترده ای از رویکردها، از چاپ سه بعدی اندام گرفته تا پیوند سلول های عضلانی جدید، برای کمک به بهبود سلامت قلب و همچنین ایجاد مدل های کوچک مبتنی بر آزمایشگاه برای داروهای آزمایشی در حال توسعه استفاده می کنند. تیم تحقیقاتی به رهبری میلیکا رادیسیچ، استاد موسسه مهندسی پزشکی در دانشگاه، بافت بطنی را در مقیاس میکرونی ایجاد کردند.
چگونه محققان قلب مینیاتوری را ایجاد کردند
محققان از شبکه های کوچک ساخته شده از پلیمرهای زیست سازگار برای ساختن بافت‌های خود به‌جای کشت‌های دو بعدی که معمولاً در آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شوند، استفاده کردند. شبکه ها دارای شیارها یا ساختارهای مشبک هستند که با سلول های عضله قلب کاشته شده و سپس اجازه داده می شود در یک محیط مایع رشد کنند.
همانطور که سلول ها در طول زمان رشد کردند، آنها یک لایه بافتی تشکیل دادند که توسط داربست یا شبکه زیرین تحریک می شد تا در جهت خاصی رشد کند. محققان این داربست را به عنوان یک صفحه مسطح از سه پانل مشبک طراحی کرده بودند که پس از حدود یک هفته رشد سلول‌ها روی داربست، می‌توان آن را به دور یک محور توخالی پلیمری بغلطاند.
محققان همچنین از پالس های الکتریکی برای کنترل سرعت ضربان این ماهیچه ها استفاده کردند. نتیجه نهایی سه لایه ماهیچه قلب بود که می توانستند به طور هماهنگ ضربان داشته باشند و مایع را از یک انتها خارج کنند. هنگام مقایسه ابعاد بافت، بطن تقریباً به اندازه ای است که در داخل جنین انسان در حدود هفته 19 بارداری مشاهده می شود.
رادیسیچ گفت: با این مدل‌ها می‌توانیم نه تنها عملکرد سلول، بلکه عملکرد بافت و عملکرد اندام‌ها را بدون نیاز به جراحی تهاجمی یا آزمایش‌های حیوانی مطالعه کنیم. ما همچنین می‌توانیم از آنها برای غربالگری مجموعه های بزرگ مولکول‌های کاندید دارو از نظر اثرات مثبت یا منفی استفاده کنیم.»
وقتی قلب می‌تپد، لایه‌های سلول‌های ماهیچه‌ای نه تنها منقبض می‌شوند، بلکه می‌پیچند تا خون بیشتری به بیرون پمپاژ شود. با قرار دادن سه لایه سلول در زوایای مختلف نسبت به یکدیگر، محققان می‌توانند این قابلیت را نیز تکرار کنند.
در حال حاضر، این بافت تنها می تواند حدود 5 درصد از فشار خروجی را که قلب انسان می تواند ایجاد کند ایجاد میکند. محققان مطمئن هستند که می توانند بافت خود را در آینده افزایش دهند. مدل فعلی فقط سه لایه دارد در حالی که قلب انسان یازده لایه سلول عضلانی دارد.
سرگل اخواتیان، یکی از محققین درگیر در این پروژه گفت: «ما می‌توانیم لایه‌های بیشتری اضافه کنیم، اما این امر باعث می‌شود اکسیژن از طریق آن منتشر شود، بنابراین سلول‌های لایه‌های میانی شروع به مردن می‌کنند». قلب های واقعی برای حل این مشکل دارای عروق خونی هستند، بنابراین ما باید راهی برای تکرار آن پیدا کنیم.
علاوه بر این، تیم قصد دارد تراکم سلولی را برای افزایش حجم خروجی و فشار اندام افزایش دهد. رادیسیچ با یادآوری اینکه قلب در طی میلیون‌ها سال به شکل کنونی خود تکامل یافته است، گفت: “ما نمی‌توانیم تنها در چند سال کل چیز را مهندسی معکوس کنیم، اما با هر بهبود تدریجی، این مدل‌ها برای محققان و پزشکان در سراسر جهان مفیدتر می‌شوند..”
محققان تحقیقات خود را در مجله Advanced Biology منتشر کردند.
