شريحة بحجم بطاقة ائتمان تحاكي نخاع العظم وتفتح آفاقا جديدة لعلاج سرطان الدم

طوّر فريق من علماء جامعة نيويورك تاندون، بقيادة البروفيسور وي تشيانغ تشين، جهازا مصغرا بحجم بطاقة ائتمان، قادرا على محاكاة نخاع العظم البشري بدقة مذهلة، مما يمهد الطريق أمام ثورة في علاج سرطان الدم عبر توفير منصات اختبار دقيقة للعلاجات دون الحاجة إلى استخدام الحيوانات في التجارب.
- منصة ذكية تلغي الحاجة إلى التجارب الحيوانية
جاء هذا الابتكار بالتزامن مع إعلان إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) عن نيتها التخلي التدريجي عن استخدام الحيوانات في اختبار الأدوية، بما فيها الأجسام المضادة وحيدة النسيلة، لصالح تقنيات بديلة أكثر تطورًا وأخلاقية.
تعتمد التقنية الجديدة على شريحة ميكروية (Microchip) تمكّن الباحثين من محاكاة التفاعلات المعقدة بين العلاجات المناعية وخلايا سرطان الدم في بيئة بيولوجية قريبة من جسم الإنسان، ويُعدّ هذا تقدما محوريا في مجال البحث الطبي، إذ تتيح هذه المنصة تتبع تأثير الأدوية بشكل لحظي داخل "نخاع عظمي اصطناعي" يحتوي على خلايا مأخوذة من المريض نفسه.
- بيئة خاضعة للتحكم الكامل
صرّح البروفيسور تشين، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة نيويورك، قائلاً: "نحن الآن قادرون على مراقبة كيفية تفاعل العلاج كما لو أنه داخل جسم المريض، ولكن ضمن بيئة نتحكم فيها بدقة ودون الحاجة إلى استخدام نماذج حيوانية."
- تحسين علاج الخلايا التائية CAR T
يركز البحث على تعزيز فهم العلاج المناعي المعروف باسم CAR T، وهو علاج يعتمد على استخراج خلايا مناعية من المريض، ثم تعديلها وراثيًا لمهاجمة الخلايا السرطانية، وإعادتها مجددًا إلى الجسم.
ورغم فعالية هذا العلاج في العديد من الحالات، إلا أن نسبة كبيرة من المرضى تعاني من انتكاسات لاحقة أو آثار جانبية خطيرة.
- نهاية لقصور النماذج التقليدية
تواجه الطرق التقليدية لاختبار العلاجات تحديات عديدة، أبرزها بطء وعدم دقة النماذج الحيوانية في محاكاة استجابة الجهاز المناعي، وعجز التجارب المعملية عن تقليد بيئة نخاع العظم الواقعية.
الجهاز الجديد يحاكي ثلاث مناطق رئيسية في نخاع العظم: الأوعية الدموية، التجويف النخاعي، والبطانة العظمية، وبعد زراعة خلايا مأخوذة من نخاع المريض، تبدأ البيئة الحيوية بالتكوّن تلقائيا، وتنتج البروتينات البنيوية مثل الكولاجين واللامينين، مع الحفاظ على نشاط بيولوجي مناعي واقعي.
رصد ديناميكي لحركة الخلايا المناعية
باستخدام تقنيات تصوير عالية الدقة، تمكن العلماء من تتبع حركة خلايا CAR T داخل البيئة الاصطناعية، وقد لاحظوا أن هذه الخلايا تتحرك بسرعة داخل الأنسجة السليمة، لكنها تبطئ عند اقترابها من الخلايا السرطانية، قبل أن تبدأ في التعرف عليها والقضاء عليها بدقة خلية تلو الأخرى.
وأضاف تشين: "لقد شاهدنا الخلايا المناعية وهي تتعرف على السرطان وتقوم بالقضاء عليه خطوة بخطوة."
- ظاهرة "تأثير المتفرج" تعزز من فعالية العلاج
رصد الباحثون أيضا ظاهرة تعرف بـ "تأثير المتفرج" (Bystander Effect)، حيث تقوم خلايا CAR T المُعدلة بتحفيز خلايا مناعية أخرى لم تُستهدف مباشرة بالعلاج، مما قد يؤدي إلى تعزيز فعالية العلاج أو، في المقابل، زيادة آثاره الجانبية.
- تجارب دقيقة وتوفير للوقت والمال
تتميز هذه الشريحة بإمكانية إعدادها خلال أقل من نصف يوم، بينما تُجرى التجارب عليها خلال أسبوعين فقط، مقارنة بالشهور التي تتطلبها النماذج الحيوانية، وهذا يعني تقليصا هائلا في الوقت والتكاليف، بالإضافة إلى إمكانية اختبار عدد أكبر من العلاجات في وقت أقل.
نحو علاج مخصص لكل مريض
أعرب تشين عن تفاؤله قائلاً:
"نأمل أن تساعد هذه التقنية الأطباء مستقبلا في اختبار خلايا سرطان المريض ضد مجموعة متنوعة من العلاجات، لاختيار الأنسب لحالته بدقة وسرعة."
- مؤشرات تحليلية جديدة لتحسين اتخاذ القرار السريري.
طور الفريق البحثي مؤشرا تحليلا شاملا لتقييم استجابة الجهاز المناعي للعلاجات ضمن سيناريوهات مختلفة، بما في ذلك الشفاء، المقاومة، والانتكاس. ويُتوقع أن يساعد هذا الإطار التحليلي الأطباء في اتخاذ قرارات سريرية دقيقة وتنبؤ أفضل بنتائج العلاج.
- مستقبل واعد في علاج السرطان
تشير نتائج الدراسة، التي نُشرت في مجلة Nature Biomedical Engineering، إلى إمكانيات واسعة لتحسين نتائج علاجات سرطان الدم، لا سيما عبر تطوير الجيل الرابع من خلايا CAR T، التي أثبتت فعاليتها بشكل كبير، حتى في الجرعات المنخفضة.

المصدر:   Interesting Engineering