أفاد باحثون في الطب الحيوي في جامعة تكساس إيه آند إم أنهم ربما وجدوا طريقة لوقف أو حتى عكس فقدان الطاقة الخلوية الذي يأتي مع التلف والشيخوخة. إذا أكدت الدراسات المستقبلية النتائج، فقد يؤدي هذا الاكتشاف إلى تغييرات كبيرة في عدد الأمراض التي يتم علاجها عبر الطب.
دكتور أخيليش ك. جهاروار ودكتوراه. ابتكر الطالب جون سوكار، مع زملائه في قسم الهندسة الطبية الحيوية، تقنية تزود الخلايا المصابة بالميتوكوندريا الطازجة. ومن خلال تجديد منتجي الطاقة الصغار هؤلاء، يمكن لهذه الطريقة استعادة إنتاج الطاقة إلى المستويات السابقة وتحسين الصحة العامة للخلايا بشكل كبير.
تم ربط انخفاض الميتوكوندريا بالشيخوخة وأمراض القلب والعديد من حالات التنكس العصبي. إن الاستراتيجية التي تعمل على تعزيز قدرة الجسم الطبيعية على استبدال الميتوكوندريا البالية من الممكن أن تساعد من حيث المبدأ في معالجة كل هذه المشاكل في وقت واحد.
مع تقدم الخلايا البشرية في السن أو تعرضها للأذى بسبب الاضطرابات التنكسية مثل مرض الزهايمر، أو بسبب التعرض لعوامل ضارة مثل أدوية العلاج الكيميائي، تنخفض قدرتها على توليد الطاقة بشكل مطرد. السبب الرئيسي هو تقلص عدد الميتوكوندريا، وهي الهياكل الصغيرة الشبيهة بالأعضاء داخل الخلايا والتي توفر معظم الطاقة التي تستخدمها الخلية. سواء في أنسجة المخ أو عضلة القلب أو الأعضاء الأخرى، يؤدي انخفاض الميتوكوندريا إلى خلايا أضعف وأقل صحة، والتي لم تعد قادرة في النهاية على أداء أدوارها الأساسية.
تقوم الزهور النانوية بتحويل الخلايا الجذعية إلى متبرعين بالميتوكوندريا
البحث الذي نشر في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلومتم دمج جزيئات مجهرية على شكل زهرة تسمى الزهور النانوية مع الخلايا الجذعية. عندما تم تعريض الخلايا الجذعية لهذه الزهور النانوية، بدأت في إنتاج حوالي ضعف عدد الميتوكوندريا كالمعتاد. عندما تم وضع الخلايا الجذعية المعززة بجوار الخلايا التالفة أو الهرمة، قامت بتمرير الميتوكوندريا الإضافية إلى هذه الخلايا المصابة المجاورة.
بمجرد تزويدها بالميتوكوندريا الجديدة، تمكنت الخلايا المتضررة سابقًا من استعادة إنتاج الطاقة ونشاطها الطبيعي. لم تظهر هذه الخلايا التي تم إحياؤها مستويات طاقة محسنة فحسب، بل أصبحت أيضًا أكثر مقاومة لموت الخلايا، حتى عندما تعرضت لاحقًا لعلاجات ضارة مثل العلاج الكيميائي.
وقال جهاروار، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية: “لقد قمنا بتدريب الخلايا السليمة على مشاركة بطارياتها الاحتياطية مع الخلايا الأضعف”. “من خلال زيادة عدد الميتوكوندريا داخل الخلايا المانحة، يمكننا مساعدة الخلايا المتقدمة في السن أو التالفة على استعادة حيويتها – دون أي تعديل وراثي أو أدوية.”
على الرغم من أن الخلايا قادرة بشكل طبيعي على تبادل كميات صغيرة من الميتوكوندريا، إلا أن الخلايا الجذعية المعالجة بالزهرة النانوية، والتي وصفها الفريق بأنها مصانع الميتوكوندريا الحيوية، نقلت ما بين ضعفين إلى أربعة أضعاف الميتوكوندريا مقارنة بالخلايا الجذعية غير المعالجة.
وقال سكر، المؤلف الرئيسي للدراسة: “إن الزيادة في الكفاءة عدة أضعاف كانت أكثر مما كنا نأمله”. “إن الأمر يشبه إعطاء حزمة بطارية جديدة لجهاز إلكتروني قديم. فبدلاً من التخلص منها، نقوم بتوصيل بطاريات مشحونة بالكامل من الخلايا السليمة إلى الخلايا المريضة.”
جعل علاجات الميتوكوندريا تدوم لفترة أطول
لقد جرب الباحثون طرقًا أخرى لزيادة عدد الميتوكوندريا داخل الخلايا، لكن هذه الأساليب غالبًا ما تأتي بمقايضات. تعتمد الأساليب المعتمدة على الأدوية على جزيئات صغيرة تترك الخلايا بسرعة نسبية، لذلك قد يحتاج المرضى إلى علاجات متكررة ومتكررة للحفاظ على التأثير. في المقابل، تظل الجسيمات النانوية الأكبر (التي يبلغ قطرها حوالي 100 نانومتر) داخل الخلية وتستمر في تحفيز إنتاج الميتوكوندريا بشكل أكثر فعالية. ونتيجة لذلك، فإن العلاجات المعتمدة على تقنية الزهرة النانوية قد تحتاج فقط إلى تناولها مرة واحدة في الشهر.
وقال جهاروار: “هذه خطوة مبكرة ولكنها مثيرة نحو إعادة شحن الأنسجة الهرمة باستخدام الآلات البيولوجية الخاصة بها”. “إذا تمكنا من تعزيز نظام تقاسم الطاقة الطبيعي بأمان، فقد يساعد ذلك يومًا ما في إبطاء أو حتى عكس بعض آثار الشيخوخة الخلوية.”
الموليبدينوم ثاني كبريتيد الجسيمات النانوية في الاستخدام الطبي الحيوي
تصنع الزهور النانوية من ثاني كبريتيد الموليبدينوم، وهو مركب غير عضوي يمكن أن يشكل العديد من الأشكال المختلفة ثنائية الأبعاد بمقاييس صغيرة جدًا. يعد مختبر Gaharwar من بين عدد صغير من المجموعات البحثية التي تبحث في كيفية استخدام ثاني كبريتيد الموليبدينوم للأغراض الطبية الحيوية.
تلعب الخلايا الجذعية بالفعل دورًا مركزيًا في أحدث الأعمال المتعلقة بإصلاح الأنسجة وتجديدها. إن استخدام الزهور النانوية لزيادة أداء الخلايا الجذعية يمكن أن يمثل خطوة مهمة في جعل هذه الخلايا أكثر فعالية في العلاجات المستقبلية.
نهج متعدد الاستخدامات للعديد من الأنسجة
أحد الجوانب الواعدة لهذه التقنية هو مرونتها. وعلى الرغم من أن هذه الطريقة لا تزال في مراحلها المبكرة وتتطلب المزيد من الاختبارات، إلا أنه من الممكن نظريًا استخدامها لعلاج فقدان الوظيفة في العديد من الأنسجة المختلفة في جميع أنحاء الجسم.
وقال سكر: “يمكنك وضع الخلايا في أي مكان في جسم المريض”. “لذلك بالنسبة لاعتلال عضلة القلب، يمكنك علاج خلايا القلب مباشرة – وضع الخلايا الجذعية مباشرة في القلب أو بالقرب منه. إذا كان لديك ضمور عضلي، يمكنك حقنها مباشرة في العضلات. إنه أمر واعد جدًا من حيث القدرة على استخدامه لمجموعة واسعة من الحالات، وهذا مجرد نوع من البداية. يمكننا العمل على هذا إلى الأبد وإيجاد أشياء جديدة وعلاجات جديدة للأمراض كل يوم.”
تلقى المشروع دعمًا ماليًا من المعاهد الوطنية للصحة، ومؤسسة ويلش، ووزارة الدفاع، ومعهد الوقاية من السرطان وأبحاثه في تكساس. وجاء الدعم الإضافي من صندوق التميز الرئاسي في جامعة تكساس إيه آند إم ومنحة شتلات مركز العلوم الصحية في تكساس إيه آند إم. وكان من بين المتعاونين الرئيسيين باحثون من جامعة تكساس إيه آند إم، الدكتور إرتيشا سينغ، والدكتور فيشال جوهيل، والدكتور فينج تشاو.
المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily
