أخبار العالم

يقوم العلماء بتطوير جلد يشبه جلد الإنسان أكثر من أي وقت مضى


حقق فريق من العلماء تقدمًا كبيرًا في مجال إصلاح الجروح، حيث قاموا بتطوير جلد مطبوع بيولوجيًا أقرب إلى الجلد الطبيعي من أي وقت مضى.

اكتشف العلماء طريقة لاستخدام تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لهندسة ترقيع الجلد البشري في المختبر والتي ثبت أنها تشفي الجروح بشكل أسرع من الطعوم التقليدية.

يقوم العلماء الروس بإنشاء سقالات ثلاثية الأبعاد قابلة للتحلل لتجديد العظام
يتم إجراء عملية ترقيع الجلد عندما يعاني الشخص من حروق أو تقرحات شديدة، وبعد إجراء عملية جراحية لإزالة السرطان. وعادةً ما يتطلب الأمر من الجراحين إزالة الجلد من الجزء السليم من الجسم وتثبيته على الجروح.

وفي التجارب التي أجريت على الفئران والخنازير، وجد الباحثون أن بشرتهم كانت قادرة على تسريع التئام الجروح مع تندب أقل من المعتاد. يمكن لهذه التكنولوجيا يومًا ما أن تساعد الأشخاص على التعافي تمامًا من الحروق الخطيرة.

الجلد أكثر تعقيدًا بكثير مما نراه على السطح، فهو يتكون من ثلاث طبقات واسعة، لكل منها تشريحها المميز. عندما نعاني من جروح أو أمراض جلدية خطيرة بدرجة كافية، فإن قدرتنا الطبيعية على الشفاء غالبًا ما لا تكون كافية لاستعادة مظهرها ووظيفتها بالكامل. إن تطعيم الجلد المؤقت والدائم (الذي ينقل الجلد السليم من مكان ما في الجسم إلى موقع الإصابة) قد سمح للأشخاص بالبقاء على قيد الحياة من الجروح المميتة سابقًا، لكن الإجراء عادةً لا يتطابق تمامًا مع المظهر الطبيعي للجلد.

من الناحية المثالية، سيكون من الممكن علاج هذه الإصابات من خلال تشجيع التجديد الكامل للجلد التالف. ويعتقد العلماء في معهد ويك فورست للطب التجديدي أنهم قد يكونون قادرين على تحقيق هذا الهدف من خلال التحول إلى تكنولوجيا الطباعة الحيوية، التي تستخدم تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء هياكل أكثر طبيعية تشبه الأنسجة.

وفي بحث جديد نُشر يوم الأربعاء في مجلة Science Translational Medicine، يوضح الفريق كيفية تطوير الجلد الفريد المطبوع بيولوجيًا.

تستخدم الطباعة الحيوية مزيجًا من الخلايا الحية والمواد المغذية والمواد البيولوجية الأخرى لتكرار الأنسجة. في هذه الحالة، طور علماء معهد ويك فورست جلدًا في المختبر يحاكي التركيب البيولوجي للبشرة البشرية باستخدام ستة أنواع من خلايا الجلد البشرية: الخلايا الكيراتينية الجلدية، والخلايا الصباغية، والخلايا الليفية الجلدية، والخلايا الحليمية الجريبية الجلدية، والخلايا البطانية الوعائية الدقيقة عن طريق الجلد. والخلايا الشحمية.

تم وضع الخلايا في قوارير من نوع معين من الحبر المستخدم لطباعة المواد البيولوجية مثل أنسجة الأعضاء.

تم بعد ذلك استخدام هذا الحبر (الهيدروجيلات المتخصصة التي تعمل بمثابة حبر حيوي) مع جميع الأنواع الستة الرئيسية من خلايا الجلد، لإنشاء رقعة من الجلد أبعادها ثلاثة × ثلاثة سنتيمترات تتكون من الطبقات الثلاث التي تشكل بشرة الإنسان الصحية: البشرة، الأدمة، الطبقة الدهنية (وتسمى أيضًا الطبقة تحت الجلد).

ويبدو أن الخليط الناتج يشبه جلد الإنسان بكامل سماكته، مكتملًا بثلاث طبقات من الجلد، وهي سابقة واضحة كانت مستحيلة حتى الآن، وفقًا للعلماء.

وقال الفريق إن أحد أوجه القصور في الجهود السابقة لتطوير الجلد المطبوع بيولوجيا هو أنها تحتوي على نوعين فقط من الخلايا.

ثم اختبر العلماء الجلد على الفئران والخنازير المصابة. من خلال هذه التجارب على الحيوانات، نجح الجلد المطبوع بيولوجيًا في تحفيز النمو السريع لأوعية دموية جديدة وأنسجة ذات مظهر أكثر صحة مما يُرى عادةً مع الطعوم، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين التئام الجروح وتقليل التندب.

وقال أنتوني أتالا، المؤلف الرئيسي المشارك ومدير معهد ويك فورست للطب التجديدي، في بيان من الجامعة: “يعد الشفاء الشامل للبشرة تحديًا سريريًا كبيرًا، يؤثر على ملايين الأفراد في جميع أنحاء العالم، مع خيارات محدودة”. “تُظهر هذه النتائج أن تكوين جلد بشري كامل السُمك “مُصمم بالهندسة الحيوية أمر ممكن، مما يعزز الشفاء بشكل أسرع ونتائج أكثر طبيعية.”

حدد العلماء طعماً أساسياً سادساً يستشعره اللسان

لقد وجد العلماء أن اللسان يستجيب لكلوريد الأمونيوم باعتباره الطعم الأساسي السادس، بالإضافة إلى اكتشاف النكهات الحلوة والحامضة والمالحة والمرة والأومامي (المعروفة شعبيًا باسم المالحة).

تشير الأبحاث المنشورة يوم الخميس في مجلة Nature Communications إلى أن مستقبلات البروتين الموجودة على اللسان والتي تساعد على اكتشاف الطعم الحامض تستجيب أيضًا لكلوريد الأمونيوم، وهو عنصر شائع في بعض الحلوى الاسكندنافية.

وقالت عالمة الأعصاب والمؤلفة المشاركة في الدراسة إميلي ليمان من جامعة جنوب كاليفورنيا: “إذا كنت تعيش في دولة إسكندنافية، فسوف تكون على دراية بهذا المذاق وربما تحبه”.

يعتبر عرق السوس المملح حلوى شعبية في بعض دول شمال أوروبا على الأقل منذ أوائل القرن العشرين وتتكون مكوناته من ملح السالمياك، أو كلوريد الأمونيوم.

في حين عرف العلماء أن اللسان يستجيب في بعض النواحي لكلوريد الأمونيوم، فإن مستقبلات البروتين المحددة الموجودة على اللسان والتي تتفاعل معه ظلت بعيدة المنال على الرغم من عقود من الأبحاث المكثفة.

وأصبحت العملية أكثر وضوحا عندما كشفت الأبحاث الحديثة عن البروتين المسؤول عن اكتشاف الطعم الحامض عبر مستقبل بروتيني في اللسان يسمى OTOP1.

يقع هذا البروتين داخل أغشية خلايا اللسان ويشكل قناة لنقل أيونات الهيدروجين، وهي المكون الرئيسي للأطعمة الحمضية، إلى داخل الخلية.

وتشكل أيونات الهيدروجين مكوناً رئيسياً للأحماض، وكما يعلم محبو الطعام حول العالم فإن اللسان يعتبر الحمض حامضاً. وهذا هو السبب في أن عصير الليمون (الغني بأحماض الستريك والأسكوربيك)، والخل (حمض الأسيتيك)، والأطعمة الحمضية الأخرى تضيف نكهة حامضة عندما تضرب اللسان. تنتقل أيونات الهيدروجين من هذه المواد الحمضية إلى خلايا مستقبلات التذوق عبر قناة OTOP1.

وبما أن كلوريد الأمونيوم يؤثر أيضًا على تركيز أيونات الهيدروجين داخل الخلية، فقد تساءل الباحثون عما إذا كان بإمكانه أيضًا تحفيز OTOP1.

ولدراسة ذلك، أدخل العلماء الجين الموجود خلف مستقبل OTOP1 في الخلايا البشرية المزروعة في المختبر بحيث تنتج الخلايا مستقبل OTOP1.

ثم قام الفريق بتعريض هذه الخلايا للحمض أو كلوريد الأمونيوم وقياس الاستجابات.

“لقد رأينا أن كلوريد الأمونيوم هو منشط قوي لقناة OTOP1. وقال الدكتور ليمان: “إنه ينشط بشكل جيد مثل الأحماض أو أفضل منها”.

تم العثور على كميات صغيرة من الأمونيا من كلوريد الأمونيوم تتحرك داخل الخلية. وبما أن الأمونيا قلوية، فإنها ترفع الرقم الهيدروجيني مما يؤدي إلى تقليل أيونات الهيدروجين.

ويوضح العلماء أن هذا الاختلاف في الرقم الهيدروجيني يؤدي إلى تدفق أيونات الهيدروجين عبر OTOP1، وهو ما يمكن اكتشافه عن طريق قياس التغيرات في التوصيل الكهربائي عبر القناة.

ولقياس ذلك، استخدم العلماء خلايا برعم التذوق من فئران طبيعية ومن فئران معدلة وراثيا لا تنتج OTOP1.

وقاموا بقياس مدى قدرة خلايا التذوق على توليد استجابات كهربائية عند إدخال كلوريد الأمونيوم.

في حين أظهرت خلايا براعم التذوق لدى الفئران الطبيعية زيادة حادة في إمكانات العمل بعد إضافة كلوريد الأمونيوم، فشلت الخلايا في الفئران التي تفتقر إلى OTOP1 في الاستجابة للملح.

وهذا يؤكد أن OTOP1 يستجيب لكلوريد الأمونيوم.
ووجد العلماء أيضًا أن الفئران التي لديها بروتين OTOP1 الوظيفي وجدت أن طعم كلوريد الأمونيوم غير جذاب ولم تشرب الماء المضاف إليه الملح، في حين أن الفئران التي تفتقر إلى البروتين لم تمانع في شرب المحلول، حتى بتركيزات عالية جدًا.

يقول الدكتور ليمان: “كانت هذه نقطة التحول حقًا”. “إنه يوضح أن قناة OTOP1 ضرورية للاستجابة السلوكية للأمونيوم.”

ووجد العلماء أيضًا أن قناة OTOP1 تبدو أكثر حساسية لكلوريد الأمونيوم في بعض الأنواع مقارنة بأنواع أخرى.

يقترح ليمان أن القدرة على تذوق كلوريد الأمونيوم ربما تطورت لمساعدة الكائنات الحية على تجنب تناول المواد البيولوجية الضارة التي تحتوي على تركيزات عالية من الأمونيوم.

وأوضحت: “يوجد الأمونيوم في منتجات النفايات، مثل الأسمدة، وهو سام إلى حد ما، لذا فمن المنطقي أننا طورنا آليات التذوق لاكتشافه”، مضيفة أن هناك حاجة إلى مزيد من الدراسة لفهم الاختلافات بين الأنواع.





المصدر

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى