طوّر باحثون من جامعة كولومبيا البريطانية (فرع أوكاناغان)  نموذجا حيويا مطبوعا ثلاثي الأبعاد يُحاكي التعقيد البنيوي والوظيفي لنسيج الرئة البشرية.

نُشر هذا البحث مؤخرا في مجلة Biotechnology and Bioengineering، ويُمثل خطوة متقدمة في فهم آليات أمراض الرئة المزمنة وتطوير علاجات مخصصة وأكثر فعالية.

نموذج معقد يحاكي بنية الرئة البشرية

قال الدكتور إيمانويل أوسي، أستاذ مساعد في كلية العلوم بجامعة كولومبيا البريطانية، إن هذا النموذج يُنتج أنسجة تُشبه إلى حد كبير تعقيد الرئة البشرية، ما يتيح بيئة اختبار أكثر دقة لدراسة الأمراض التنفسية وتجريب الأدوية.

وأوضح: "لفهم آليات أمراض الرئة المعقدة والوصول إلى أهداف دوائية جديدة، نحتاج إلى نماذج مخبرية تحاكي الأنسجة البشرية بشكل واقعي."

الحبر الحيوي: هندسة خلوية متقدمة

اعتمد الفريق في تطوير هذا النموذج على "حبر حيوي" مكوّن من جيلاتين معدل حساس للضوء وبوليمر يُدعى PEGDA (بولي إيثيلين جلايكول داي أكريلات). 

تُستخدم هذه المواد لطباعة هلام مائي (هيدروجيل) يحتوي على أنواع مختلفة من الخلايا، إضافة إلى قنوات دقيقة تُحاكي الأوعية الدموية، مما يُعيد تشكيل بنية الشعب الهوائي.

بيئة حيوية للاستجابة المناعية والدراسات العلاجية

أشار الدكتور أوسي إلى أن هذا النموذج يمكّن الباحثين من دراسة كيفية تفاعل الخلايا مع المحفزات المختلفة. وأوضح: "هدفنا كان إنشاء نموذج داخل المختبر أكثر واقعية من الناحية الفسيولوجية، من خلال دمج مكونات وعائية، نستطيع محاكاة بيئة الرئة بدقة أكبر، ما يُعد حاسما لدراسة الأمراض وتجريب العلاجات."

 الاستغناء عن عينات الأنسجة البشرية

في كثير من الحالات، يعتمد الباحثون على عينات أنسجة مأخوذة من مرضى خضعوا لجراحات، ولكن هذا الأسلوب يُعاني من ندرة العينات وعدم انتظامها.

وقال الدكتور أوسي: "مع تقنيات الطباعة الحيوية، يمكننا عزل الخلايا من الأنسجة المتبرع بها، ثم إعادة بناء نسيج رئوي جديد، ما يُتيح لنا إجراء الدراسات المخبرية دون الاعتماد المستمر على العينات البشرية."

تجارب حقيقية لمحاكاة أمراض الرئة

تضمّن البحث أيضا تعريض النموذج الحيوي لاستخلاص دخان السجائر، ما سمح للعلماء بمراقبة استجابات التهابية حقيقية، تمثلت بارتفاع مؤشرات السيتوكينات الالتهابية،

وهذا يُعد خطوة كبيرة في محاكاة تأثير العوامل الخارجية على الرئة البشرية في المختبر، ودراسة تطوّر الأمراض التنفسية مثل الالتهاب والتليف الرئوي.

نحو طب شخصي متطور ونمذجة دقيقة للأمراض

وأكد الدكتور أوسي أن قابلية تكرار هذا النموذج وتعديله، تجعله أداة قوية في الطب الشخصي، حيث يمكن تضمين خلايا مأخوذة من المرضى أنفسهم لاختبار العلاجات المناسبة لحالتهم بدقة.

كما أشار إلى أن الفريق يطمح إلى التعاون مع مراكز أبحاث من بينها تجمع التميّز في أبحاث المناعة بجامعة كولومبيا البريطانية، وشركات التكنولوجيا الحيوية، من أجل تطوير نماذج بيولوجية اصطناعية قابلة للتطبيق على نطاق واسع.