تحاكي شريحة الرئة الإصابة الإشعاعية
قام الباحثون في معهد ويس بجامعة هارفارد بتطوير شريحة ميكروفلويديك يمكنها إعادة إنشاء بعض سمات إصابة الرئة الناجمة عن الإشعاع. الرئتان حساستان للغاية للإشعاع، وهذا يمكن أن يحد من تطبيق العلاج الإشعاعي لعلاج السرطان. يمكن أن تساعد النمذجة الدقيقة لإصابة الرئة الناجمة عن الإشعاع في تطوير طرق جديدة لمنع هذه الظاهرة وعلاجها، ولكن كان من الصعب دراسة ذلك قبل ظهور نماذج الأعضاء على الرقاقة المتقدمة. تحتوي شريحة الرئة المعروضة هنا على الخلايا الظهارية السنخية الرئوية البشرية التي تتفاعل مع خلايا الرئة الشعرية. الهدف هو إعادة إنشاء الواجهة السنخية الشعرية، ومن ثم من خلال تعريض الشريحة للإشعاع، يمكن للباحثين مراقبة التأثيرات على هذه المجموعات الخلوية بالتفصيل، بالإضافة إلى تجربة علاجات جديدة لتقليل آثار الإشعاع.
تعتبر الرئتان حساستين للغاية للإشعاع، حيث يؤدي التعرض الكبير للإشعاع إلى إصابة الرئة الناجمة عن الإشعاع. ويتجلى هذا في شكل التهاب وتليف مستمر، مما قد يؤثر على وظائف الرئة. يمكن أن يمثل هذا مشكلة بالنسبة للناجين من الحوادث النووية، الذين ربما استنشقوا جزيئات ملوثة، ولكنه يمكن أن يؤثر أيضًا على المرضى الذين يخضعون للعلاج الإشعاعي حيث يلزم تحديد الجرعة لتجنب حدوث ضرر كبير للرئتين. على أية حال، فإن اكتشاف كيف ولماذا تكون الرئتان حساسة للغاية للإشعاع، وتجربة علاجات جديدة، يعطي الأمل لهؤلاء المرضى.
والمشكلة هي أنه كان من الصعب دراسة هذه الظاهرة حتى الآن. تعد إصابة الرئة الناجمة عن الإشعاع حالة معقدة، ويمكن أن تختلف بشكل كبير بين المرضى بناءً على مجموعة متنوعة من عوامل الخطر. علاوة على ذلك، فإن النماذج الحيوانية للحالة لا تلخص عادة عرضها المعقد وتنطوي على مخاوف أخلاقية خطيرة. رداً على ذلك، قام هؤلاء الباحثون بتطوير تقنية متقدمة في المختبر نظام يمكنه محاكاة بعض جوانب تلف الرئة الناجم عن الإشعاع.
الرقاقة عبارة عن نظام زراعة ميكروفلويديك يحتوي على الخلايا الظهارية السنخية للرئة البشرية في قناة واحدة، حيث تتعرض للهواء كما هو الحال في الرئة، وقناة أخرى تحتوي على الخلايا البطانية الشعرية الرئوية التي تتعرض لوسط غذائي كبديل للدم. يحتوي هذا الوسط أيضًا على خلايا مناعية، لأنها ذات صلة بالإصابات الناجمة عن الإشعاع. ويفصل بين القناتين غشاء شبه منفذ. يمكن تعريض الشريحة لجرعات إشعاعية ذات صلة سريريًا، ومن ثم يمكن قياس الاستجابات الخلوية.
قام الفريق بقياس مظهر ما يسمى بـ “بؤر تلف الحمض النووي” التي تم إنشاؤها بواسطة بروتين الإصلاح p53. تمثل كل بقعة متصورة واحدة من هذه البؤر، ويزداد عدد البقع في كل من الخلايا الظهارية (الصف العلوي) والخلايا البطانية (الصف السفلي) مع جرعة الإشعاع التي طبقتها على الواجهة السنخية الشعرية على الرقائق. الائتمان: معهد ويس في جامعة هارفارد
وقال دونالد إنجبر، مدير معهد ويس: “إن تكوين فهم أفضل لكيفية حدوث الإصابة الإشعاعية وإيجاد استراتيجيات جديدة لعلاجها والوقاية منها يشكل تحديًا متعدد الأوجه، في مواجهة التهديدات النووية وواقع علاجات السرطان الحالية، يحتاج إلى حلول جديدة تمامًا”. . “إن نموذج شريحة الرئة الذي قمنا بتطويره لتلخيص تطور إصابات تلف الرئة الناجمة عن الإشعاع يستفيد من خبرتنا الواسعة في زراعة شرائح الأعضاء الدقيقة، وبالاقتران مع أدوات اكتشاف الأدوية والعلامات الحيوية التحليلية والحسابية الجديدة، يمنحنا طرقًا جديدة قوية لحل هذه المشكلة. “
الدراسة في المجلة اتصالات الطبيعة: نموذج الحويصلات الرئوية البشرية على شريحة لإصابة الرئة الحادة الناجمة عن الإشعاع
عبر: معهد ويس