كشفت دراسة جديدة عن روبوت "حي" من خلايا القلب البشرية ويسبح مثل السمكة يمكن أن يمهد الطريق لتطوير قلوب اصطناعية.
فقد ابتكر باحثون في جامعتي هارفارد وإيموري هذا الروبوت "الهجين الحيوي" والذي يعيد تكوين تقلصات القلب البشري العضلية لدفع زعنفة ذيله من جنب إلى جنب، بحسب صحيفة "ديلي ميل".
ويبلغ طول الجهاز أقل من نصف بوصة، وهو مصنوع من زعانف بلاستيكية وعمود فقري ورقي. ويوجد على كلا جانبيه شريحتان من خلايا عضلة القلب الحية التي تؤدي الانقباضات.
خطوة نحو قلب اصطناعي
استوحي الجهاز، الذي يمكن الخلط بينه وبين سمكة حقيقية عند مشاهدته، من شكل وحركة سباحة سمك الزرد. وبعيدًا عن إمكانية استخدامه في مجال الروبوتات، يعتقد العلماء أن ابتكارهم يمثل خطوة نحو بناء قلب اصطناعي.
وقال مؤلف الدراسة كيت باركر في كلية هارفارد جون إيه بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية: "هدفنا النهائي هو بناء قلب اصطناعي ليحل محل قلب طفل مشوه".
وأضاف: "يركز معظم العمل في بناء أنسجة القلب، بما في ذلك بعض الأعمال التي قمنا بها، على تكرار السمات التشريحية أو تكرار الضربات البسيطة للقلب في الأنسجة المصنعة".
دور الخلايا الجذعية
وقام الفريق بتطوير أسماكهم المهجنة بيولوجيًا من خلايا عضلة القلب، وتحديدًا الخلايا المسؤولة عن توليد قوة مقلصة في القلب، المشتقة من الخلايا الجذعية البشرية.
والخلايا الجذعية هي خلايا بشرية خاصة لها القدرة على التطور إلى أنواع خلايا متخصصة في الجسم، من خلايا العضلات إلى خلايا الدماغ.
وعلى عكس الأجهزة السابقة، تحتوي الأسماك المهجنة على طبقتين من الخلايا العضلية، توجد واحدة منها على كل جانب من زعنفة الذيل. وعندما ينقبض جانب واحد من خلايا العضلات، فإنه يتسبب في تمدد تلك الموجودة على الجانب الآخر. ويؤدي هذا التمدد إلى تحفيز البروتين الذي يدفعها إلى الانقباض، مما يؤدي إلى تمدد آخر، وهكذا.
"الحلقة المغلقة"
ووفقًا للباحثين، فإن "نظام الحلقة المغلقة"، الذي لا يتطلب تدخلًا بشريًا، قادر على دفع الأسماك لأكثر من 100 يوم. وبشكل مثير للإعجاب، فمع نضوج خلايا عضلة القلب، ازدادت سعة تقلص عضلات السمكة وسرعة السباحة القصوى وتنسيق العضلات في الشهر الأول. وفي نهاية المطاف، وصلت الأسماك المهجنة الحيوية إلى سرعات وفعالية سباحة مماثلة لأسماك الزرد في البرية، وفقًا لتقرير الفريق.
ويمكن أن يساعد القلب الاصطناعي الذي ينمو من الخلايا الجذعية الأشخاص الذين يعانون من عدم انتظام ضربات القلب، وهو خلل في إيقاع القلب يجعله ينبض ببطء شديد أو بسرعة كبيرة أو بطريقة غير منتظمة.
Harvard and @EmoryUniversity researchers developed a biohybrid fish from human cardiac muscle cells that swims on its own by recreating the muscle contractions of a pumping heart @ScienceMagazine https://t.co/aioJKFDZft pic.twitter.com/9l2OTqKns5
— Harvard SEAS (@hseas) February 10, 2022
وقال المؤلف المشارك كيل يونغ لي من جامعة هارفارد: "من خلال الاستفادة من الإشارات الميكانيكية والكهربائية للقلب بين طبقتين من العضلات، قمنا بإعادة إنشاء الدورة حيث ينتج كل انقباض تلقائيًا كرد فعل على التمدد على الجانب الآخر".
زرع قلب خنزير في إنسان
ويأتي هذا الابتكار بعد فترة وجيزة على إنجاز علمي استطاع العلماء من خلاله أن يمنحوا أملًا جديدًا لمرضى القلب. فبعد سنوات من الأبحاث والتجارب، وفي عملية هي الأولى من نوعها، توصّل الأطبّاء في الولايات المتحدة في يناير/ كانون الثاني الفائت لزراعة قلب خنزير في إنسان. وقد عُدّل القلب وراثيًا لإخراج جين من شأنه أن يؤدّي إلى استجابة مناعية لدى البشر.
وكانت العملية التي استغرقت سبع ساعات، الأمل الأخير لإنقاذ حياة ديفيد بينيت البالغ من العمر 57 عامًا، وبعد عدّة أيام على العملية، اطمأنّ الأطباء أنّه بحالة جيّدة، وأنّه سيوضَع تحت الملاحظة خلال الأسابيع القليلة المقبلة لتحديد ما إذا كانت عملية الزرع أنقذت حياته.
أمل للبشرية
ويرى رئيس تحرير موقع "صحتك" الاختصاصي في جراحة القلب والصدر عامر شيخوني أنّه "إذا نجحت هذه الخطوة وتأكّد نجاحها في خطوات مشابهة في المستقبل، فإنّ هذا الأمر سيفتح آفاقًا جديدة أمام المرضى الذين يحتاجون لزرع قلب ولا يجدون متبرّعًا في الوقت المناسب".
ويشير في حديث إلى "العربي"، من الدوحة، إلى أنّ الخنزير هو من الثدييات، وهناك تقارب بين نسيج الخنزير ونسيج الإنسان إلى حدّ ما. ولكنه يلفت إلى أنّ الخنزير الذي استُعمِل في زرع قلب الأسبوع الماضي ليس خنزيرًا عاديًا وإنما هو معدَّل جينيًا ووراثيًا لكي يقترب تركيب النسيج فيه من نسيج جسم الإنسان.