09 يونيو 2023 (أخبار Nanowerk) أظهر علماء من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس ومستشفى جريت أورموند ستريت وجامعة بادوفا كيف يمكن تحقيق الطباعة ثلاثية الأبعاد داخل "الأعضاء الصغيرة" التي تنمو في الهلاميات المائيةوالتي يمكن أن تساعد في فهم أفضل لكيفية انتشار السرطان عبر الأنسجة المختلفة.
إعادة بناء تمثيلية ثلاثية الأبعاد لثلاث مكررات مستقلة من هيدروجيل HCC-Gel على شكل حلزوني ملفق باستخدام وضع مسح الخط الحر. Δz = 3 ميكرومتر. تظهر الإحداثيات باللون الأحمر. شريط النطاق، 30 ميكرومتر. (الصورة: Urciuolo and Giobbe et al) يمكن أن تساعد التقنية الجديدة في التحكم في شكل ونشاط الأعضاء الصغيرة، وحتى إجبار الأنسجة على النمو إلى "قوالب". ويأمل الباحثون أن يسمح هذا للفرق بإنتاج نماذج واقعية للأعضاء والأمراض، ودراسة الخلايا والأعضاء بدقة أكبر. يعد علم الأعضاء العضوية مجالًا بحثيًا واعدًا بشكل خاص في مركز زايد للأبحاث (شراكة بين معهد جريت أورموند ستريت لصحة الطفل التابع لكلية لندن الجامعية ومستشفى جريت أورموند ستريت). وهو ينطوي على إنشاء نسخ مصغرة من الأعضاء مثل المعدة والأمعاء والرئتين. ومع ذلك، تنمو الأنسجة دائمًا بطريقة غير منضبطة ولا تمثل البنية المعقدة للأعضاء الموجودة بشكل طبيعي. وهذا مهم بشكل خاص لأن شكل العضو وبنيته لا يقل أهمية عن تركيبه الخلوي. البحث الجديد الذي نشر في طبيعة الاتصالات ("الطباعة الحيوية الحية للهيدروجيل في الهيدروجيل لتوجيه ومراقبة الكائنات العضوية والثقافات العضوية") ، يوضح لأول مرة كيف يمكن للعلماء إنشاء هياكل صلبة داخل هلام موجود مسبقًا لترسيخ أنماط معينة في الوقت الفعلي، وتوجيه الكائنات العضوية التي تنمو في الجل إلى بنية معينة باستخدام الضوء من مجهر عالي المواصفات. وهذا يعني أن أي خلية في العضو الصغير المتنامي أو الأعضاء الكاملة ستنمو بطريقة محددة ودقيقة.
على سبيل المثال، لدراسة كيفية انتقال السرطان عبر الأنسجة ذات الصلابة والكثافة المختلفة، أنشأ الفريق أقفاصًا هلامية صلبة حول الخلايا السرطانية وراقبوا كيفية تغير حركتها اعتمادًا على كثافة المناطق المحيطة بها – وهذا مهم لفهم انتشار السرطان.
ومن خلال إنشاء نماذج أفضل للمرض، ستكون الدراسات المستقبلية أكثر موثوقية وستحصل على نتائج ذات جودة أفضل. ويأمل الباحثون أن يؤدي هذا في النهاية إلى انخفاض الأبحاث على الحيوانات.
ويخطط الفريق الآن لاستخدام هذه التقنية لإعادة إنشاء ودراسة ما يحدث لوظيفة العضو عندما لا ينمو بشكل صحيح - على سبيل المثال في العديد من التشوهات التي تتطور في المراحل المبكرة من الحمل.
يمكن أن يؤدي العمل أيضًا إلى العلاج من خلال توصيل "رقع" دقيقة بيولوجيًا في الأعضاء الحية.
قال المؤلف الرئيسي المشارك للبحث، الدكتور جيوفاني جيوبي (UCL Great Ormond Street of Child Health): "لقد كان من المدهش أن نرى هذه الهياكل الدقيقة تبدأ في التشكل أمام أعيننا بسبب تعديلاتنا الصغيرة ولكن المضنية في هلام البوليمر.
"نحن متحمسون حقًا لمعرفة إلى أين يمكن أن يأخذنا هذا في فهم الأمراض التي تصيب الإنسان وعلاجها يومًا ما." لاستكشاف استخدامات "الطباعة" لهذه التقنية، قام الفريق بتطبيق الطريقة على عدة مواقف مختلفة.
على سبيل المثال، لدراسة الخلايا العصبية، عادةً ما تؤدي أبحاث العضيات إلى إنشاء حزم غير منتظمة من الخلايا العصبية التي يستحيل عزلها ودراستها. ومع ذلك، تسمح هذه التقنية للفريق بإنشاء "قضبان" هلامية صلبة لتنمو الخلايا العصبية على طولها، مثل ممرات حمام السباحة الأولمبي.
وفي الوقت نفسه، لضمان إنشاء الأمعاء المجهرية بنفس شكل الأمعاء النامية "الحقيقية"، أنشأ الفريق قالبًا هيدروجيلًا معقدًا يوجه الأعضاء العضوية إلى أشكال تحاكي البنية المعقدة للأمعاء النامية تسمى "الخبايا" و"الزغابات".
وبالمثل، تمكن العلماء من تصميم هلام مائي لتشجيع خلايا الرئة على إنشاء فروع، كما تفعل في الرئة الحقيقية.
قال البروفيسور باولو دي كوبي (معهد جريت أورموند ستريت لصحة الطفل بجامعة كاليفورنيا، وجراح الأطفال في مستشفى جريت أورموند ستريت، والقائد المشارك لموضوع الأنسجة والهندسة والطب التجديدي في المعهد الوطني للأبحاث الصحية في جوش BRC): "يعد هذا العمل مثالًا ممتازًا لكيفية يمكننا جمع فرق دولية متعددة التخصصات معًا لتحسين أبحاثنا وإفادة المرضى.
"إن فرق مستشفى جريت أورموند ستريت وكلية لندن الجامعية المتخصصة في أبحاث الأعضاء العضوية في المملكة المتحدة، والتي تعمل مع فرق إيطالية متخصصة في تصميم وتطبيق الطباعة الهلامية، هي التي جعلت هذا البحث المذهل والجميل يؤتي ثماره. سيكون لهذا آثار على الأبحاث المعملية لتحسين فهمنا للمرض، ولكنه قد يؤدي أيضًا إلى استخدامات وعلاجات داخل المستشفى. ستكون الخطوات التالية لهذا العمل هي دراسة هذه الأعضاء الصغيرة المتحكم فيها والمقولبة والموجهة لفهم أفضل لكيفية تقليد الأعضاء والظروف الحقيقية في الجسم.
وقالت الدكتورة آنا يوريولو (جامعة بادوفا ورئيسة مختبر الهندسة العصبية العضلية في معهد أبحاث طب الأطفال): "يعد هذا العمل نموذجًا للتطورات في النهج متعدد التخصصات الذي ينفجر في أبحاث الطب الحيوي.
إعادة بناء تمثيلية ثلاثية الأبعاد لثلاث مكررات مستقلة من هيدروجيل HCC-Gel على شكل حلزوني ملفق باستخدام وضع مسح الخط الحر. Δz = 3 ميكرومتر. تظهر الإحداثيات باللون الأحمر. شريط النطاق، 30 ميكرومتر. (الصورة: Urciuolo and Giobbe et al) يمكن أن تساعد التقنية الجديدة في التحكم في شكل ونشاط الأعضاء الصغيرة، وحتى إجبار الأنسجة على النمو إلى "قوالب". ويأمل الباحثون أن يسمح هذا للفرق بإنتاج نماذج واقعية للأعضاء والأمراض، ودراسة الخلايا والأعضاء بدقة أكبر. يعد علم الأعضاء العضوية مجالًا بحثيًا واعدًا بشكل خاص في مركز زايد للأبحاث (شراكة بين معهد جريت أورموند ستريت لصحة الطفل التابع لكلية لندن الجامعية ومستشفى جريت أورموند ستريت). وهو ينطوي على إنشاء نسخ مصغرة من الأعضاء مثل المعدة والأمعاء والرئتين. ومع ذلك، تنمو الأنسجة دائمًا بطريقة غير منضبطة ولا تمثل البنية المعقدة للأعضاء الموجودة بشكل طبيعي. وهذا مهم بشكل خاص لأن شكل العضو وبنيته لا يقل أهمية عن تركيبه الخلوي. البحث الجديد الذي نشر في طبيعة الاتصالات ("الطباعة الحيوية الحية للهيدروجيل في الهيدروجيل لتوجيه ومراقبة الكائنات العضوية والثقافات العضوية") ، يوضح لأول مرة كيف يمكن للعلماء إنشاء هياكل صلبة داخل هلام موجود مسبقًا لترسيخ أنماط معينة في الوقت الفعلي، وتوجيه الكائنات العضوية التي تنمو في الجل إلى بنية معينة باستخدام الضوء من مجهر عالي المواصفات. وهذا يعني أن أي خلية في العضو الصغير المتنامي أو الأعضاء الكاملة ستنمو بطريقة محددة ودقيقة.
على سبيل المثال، لدراسة كيفية انتقال السرطان عبر الأنسجة ذات الصلابة والكثافة المختلفة، أنشأ الفريق أقفاصًا هلامية صلبة حول الخلايا السرطانية وراقبوا كيفية تغير حركتها اعتمادًا على كثافة المناطق المحيطة بها – وهذا مهم لفهم انتشار السرطان.
ومن خلال إنشاء نماذج أفضل للمرض، ستكون الدراسات المستقبلية أكثر موثوقية وستحصل على نتائج ذات جودة أفضل. ويأمل الباحثون أن يؤدي هذا في النهاية إلى انخفاض الأبحاث على الحيوانات.
ويخطط الفريق الآن لاستخدام هذه التقنية لإعادة إنشاء ودراسة ما يحدث لوظيفة العضو عندما لا ينمو بشكل صحيح - على سبيل المثال في العديد من التشوهات التي تتطور في المراحل المبكرة من الحمل.
يمكن أن يؤدي العمل أيضًا إلى العلاج من خلال توصيل "رقع" دقيقة بيولوجيًا في الأعضاء الحية.
قال المؤلف الرئيسي المشارك للبحث، الدكتور جيوفاني جيوبي (UCL Great Ormond Street of Child Health): "لقد كان من المدهش أن نرى هذه الهياكل الدقيقة تبدأ في التشكل أمام أعيننا بسبب تعديلاتنا الصغيرة ولكن المضنية في هلام البوليمر.
"نحن متحمسون حقًا لمعرفة إلى أين يمكن أن يأخذنا هذا في فهم الأمراض التي تصيب الإنسان وعلاجها يومًا ما." لاستكشاف استخدامات "الطباعة" لهذه التقنية، قام الفريق بتطبيق الطريقة على عدة مواقف مختلفة.
على سبيل المثال، لدراسة الخلايا العصبية، عادةً ما تؤدي أبحاث العضيات إلى إنشاء حزم غير منتظمة من الخلايا العصبية التي يستحيل عزلها ودراستها. ومع ذلك، تسمح هذه التقنية للفريق بإنشاء "قضبان" هلامية صلبة لتنمو الخلايا العصبية على طولها، مثل ممرات حمام السباحة الأولمبي.
وفي الوقت نفسه، لضمان إنشاء الأمعاء المجهرية بنفس شكل الأمعاء النامية "الحقيقية"، أنشأ الفريق قالبًا هيدروجيلًا معقدًا يوجه الأعضاء العضوية إلى أشكال تحاكي البنية المعقدة للأمعاء النامية تسمى "الخبايا" و"الزغابات".
وبالمثل، تمكن العلماء من تصميم هلام مائي لتشجيع خلايا الرئة على إنشاء فروع، كما تفعل في الرئة الحقيقية.
قال البروفيسور باولو دي كوبي (معهد جريت أورموند ستريت لصحة الطفل بجامعة كاليفورنيا، وجراح الأطفال في مستشفى جريت أورموند ستريت، والقائد المشارك لموضوع الأنسجة والهندسة والطب التجديدي في المعهد الوطني للأبحاث الصحية في جوش BRC): "يعد هذا العمل مثالًا ممتازًا لكيفية يمكننا جمع فرق دولية متعددة التخصصات معًا لتحسين أبحاثنا وإفادة المرضى.
"إن فرق مستشفى جريت أورموند ستريت وكلية لندن الجامعية المتخصصة في أبحاث الأعضاء العضوية في المملكة المتحدة، والتي تعمل مع فرق إيطالية متخصصة في تصميم وتطبيق الطباعة الهلامية، هي التي جعلت هذا البحث المذهل والجميل يؤتي ثماره. سيكون لهذا آثار على الأبحاث المعملية لتحسين فهمنا للمرض، ولكنه قد يؤدي أيضًا إلى استخدامات وعلاجات داخل المستشفى. ستكون الخطوات التالية لهذا العمل هي دراسة هذه الأعضاء الصغيرة المتحكم فيها والمقولبة والموجهة لفهم أفضل لكيفية تقليد الأعضاء والظروف الحقيقية في الجسم.
وقالت الدكتورة آنا يوريولو (جامعة بادوفا ورئيسة مختبر الهندسة العصبية العضلية في معهد أبحاث طب الأطفال): "يعد هذا العمل نموذجًا للتطورات في النهج متعدد التخصصات الذي ينفجر في أبحاث الطب الحيوي.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- تمويل EVM. واجهة موحدة للتمويل اللامركزي. الوصول هنا.
- مجموعة كوانتوم ميديا. تضخيم IR / PR. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء بيانات Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=63151.php
