تقنية جديدة قد تعكس آثار الزمن: علماء يبتكرون مادة لإبطاء شيخوخة القلب
تمكن فريق من العلماء بقيادة جنيفر يونغ، الأستاذة المساعدة بقسم الهندسة الطبية الحيوية في جامعة سنغافورة الوطنية (NUS)، من تطوير طريقة جديدة قد تساهم في عكس آثار الشيخوخة في قلب الإنسان.
تتمثل هذه التقنية في استخدام مادة صناعية تم إنشاؤها في المختبر، تركز على المصفوفة الخلوية (ECM)، وهي الشبكة البروتينية التي تدعم الخلايا وتوجه سلوكها، بدلاً من التفاعل المباشر مع الخلايا نفسها، وقد تم نشر نتائج هذه الدراسة الحديثة في مجلة Nature Materials.
بدلاً من التركيز على الخلايا نفسها، ركز الفريق على هذه المصفوفة التي مع مرور الوقت تصبح أكثر صلابة وتفقد إشاراتها الكيميائية الدقيقة، مما يسبب تليف القلب وفقدان مرونته. وقد أظهرت الأبحاث أن هذا التصلب والتغير في الإشارات الكيميائية يقودان إلى تدهور وظيفة القلب.
ابتكر الباحثون مادة هجينة تسمى DECIPHER" (DECellularized In Situ Polyacrylamide Hydrogel-ECM hybrid)"، وهي منصة تجمع بين نسيج القلب الطبيعي وجل صناعي، مما يسمح للباحثين بضبط الصلابة والإشارات الكيميائية للمصفوفة بشكل مستقل.
وقال آفي روي صن، المؤلف الأول للدراسة: "حتى الآن، كان من الصعب تحديد أي من هذه التغيرات – سواء في الصلابة الفيزيائية أو الإشارات الكيميائية – تلعب الدور الأكبر في تدهور الوظيفة، لأنهما يحدثان في الوقت ذاته عادة".
استعادة شباب الخلايا
قام الفريق بزرع خلايا قلب قديمة على هذه المنصة، التي تحاكي الإشارات الكيميائية للنسيج الشاب، واكتشفوا أن الخلايا بدأت في إظهار خصائص مشابهة لتلك التي توجد في الخلايا الشابة، حتى عندما بقيت المادة الأساسية صلبة، كما أظهرت التحليلات الجينية تغيرات واسعة في التعبير الجيني، تتعلق بالشيخوخة ووظيفة الخلايا.
من جهة أخرى، عندما تم وضع خلايا قلب شابة على المصفوفة التي تحاكي المصفوفة الخلوية القديمة، بدأت الخلايا تظهر علامات مبكرة من العجز، حتى في غياب زيادة الصلابة، مما يبرز التأثير الكبير للإشارات الكيميائية في البيئة المحيطة بالخلايا.
تشير هذه النتائج إلى أن البيئة الكيميائية المحيطة بالخلايا تلعب دورًا أكبر من الصلابة في دفع الخلايا إلى الشيخوخة، مما يفتح الباب أمام إمكانيات جديدة لعلاج الشيخوخة القلبية من خلال استعادة هذه الإشارات الكيميائية.
وقالت يونغ: "إذا تمكنا من إيجاد طريقة لاستعادة هذه الإشارات في القلب المتقدم في السن، قد نتمكن من عكس بعض الأضرار وتحسين وظيفة القلب مع مرور الوقت"، وأضافت: "من جهة أخرى، وجدنا أن زيادة الصلابة قد تؤدي إلى تسريع الشيخوخة للخلايا الشابة، مما يشير إلى أنه إذا استطعنا استهداف جوانب معينة من شيخوخة المصفوفة، قد نتمكن من إبطاء أو منع تدهور القلب مع مرور الوقت".
على الرغم من أن هذا البحث لا يزال في مرحلة الدراسة، فإن الفريق يعتقد أن هذه النتائج تفتح أفقًا جديدًا لعلاجات تهدف إلى الحفاظ على وظيفة القلب أو استعادتها خلال الشيخوخة، من خلال استهداف المصفوفة الخلوية نفسها.
ويرى الباحثون أن منصة DECIPHER قد تكون قابلة للتكيف لدراسة الشيخوخة والأمراض في أنسجة أخرى، مثل الكلى والجلد، وكذلك لفحص حالات مثل التليف أو السرطان، حيث تلعب البيئة الميكانيكية دورًا رئيسيًا في سلوك الخلايا.
