تجربة “تتحدى المألوف” تعيد الحياة لخلايا وأعضاء الخنازير النافقة

ينقل الدم الأكسجين والمواد المغذية إلى أعضاء وخلايا الجسم في الثدييات. ولكن إذا توقف تدفق الدم، فإن هذه الخلايا تموت بسرعة وتصيب الأعضاء.

ويمكن أن يتباطأ الموت في الأعضاء والأنسجة المستأصلة من الجسم، ما يوفر وقتا لزرع الأعضاء. ومع ذلك، فإن الحفاظ على أنظمة الأعضاء بأكملها بعد دقائق من توقف القلب عن الضخ يمكن أن يمثل تحديا.

وتتضمن الطرق الحالية ما يُعرف بنظام أكسجة الغشاء خارج الجسم (ECMO)، والذي يضخ الدم في آلة تزيل ثاني أكسيد الكربون منه، مع إضافة الأكسجين. وبينما يخدم الغرض من موازنة الغازات، فإن كل دقيقة تأخير تسمح للضرر بالتراكم.

ولمعالجة المشكلة، ثبت أن نظاما جديدا يستعيد بعض وظائف الأعضاء والخلوية والجزيئية في الخنازير النافقة، ويحافظ على أنسجتها، حتى عندما يبدأ العلاج بعد ساعة واحدة فقط من السكتة القلبية.

وقام الباحثون بتكييف تقنية موجودة تسمى BrainEx، والتي ثبت أنها تستعيد بعض الوظائف في أدمغة الخنازير المعزولة بعد ساعات من الموت.

كما أن نظامها الجديد، المسمى OrganEx، مخصص للاستخدام على الجسم بالكامل في الثدييات الكبيرة. ويتكون OrganEx من: جهاز ومائع.

ويأتي الجهاز متصل بنظام الدورة الدموية. ويخلق نبضا مشابها لضربات القلب ويزود السائل بالأكسجين، على غرار ECMO.

ويشتمل الجهاز أيضا على عدد من المستشعرات لميزات مهمة للدورة الدموية مثل التمثيل الغذائي والهيموغلوبين والضغط والتدفق.

ويضخ سائلا اصطناعيا ممزوجا بدم الحيوان بنسبة 1:1 عبر جسم الحيوان النافق بالكامل. وهذا السائل، على عكس الدم، لا يتكون من خلايا، على الرغم من أنه مصمم لحماية الخلايا من الأذى، وحمل الأكسجين والأدوية في جميع أنحاء الجسم.

وتم اختبار النظام في الخنازير بعد ساعة واحدة من السكتة القلبية، وكذلك في مجموعات المراقبة حيث تم اختبار وظائف الأعضاء فور توقف تدفق الدم، وكذلك بعد ساعة وسبع ساعات. واستمرت الأنسجة، المحفوظة في درجة حرارة الجسم، في معالجة الوقود وتوليد النفايات بمعدل متحكم فيه.

وتم استخدام مائة خنزير بشكل عام، بما في ذلك تلك المستخدمة لتطوير النظام قبل التجارب المنشورة.

ووجد الباحثون أن OrganEx يمكنها الحفاظ على سلامة الأنسجة وتقليل موت الخلايا وإحياء بعض العمليات الجزيئية والخلوية عبر الأعضاء الحيوية مثل القلب والدماغ والكبد والكلى.

وتفوقت OrganEx على ECMO في جميع المجالات. وكانت الأعضاء التي عولجت بالنظام الجديد أقل تأثرا بالنزيف أو تورم الأنسجة، ولاحظ الباحثون أنماط التعبير الجيني الخاصة بعمليات الإصلاح داخل أعضاء وأنواع معينة من الخلايا.

وقام الفريق أيضا بفحص بنية الخلايا في الدماغ، والتي عادة ما تعاني من تلف بسبب نقص التروية.

وتقلصت أعداد خلايا الدماغ في جميع مجموعات العلاج، باستثناء OrganEx، حيث حدث قدر ضئيل من الضرر في بعض أقسام الدماغ، وفي قشرة الفص الجبهي، تم استرداد الخلايا إلى مستويات مماثلة للمجموعة التي لم تتعرض لـ إقفار دافئ.

وكان الاختبار الرئيسي لنجاح التجربة هو استعادة وظيفة العضو.

وقيست وظيفة الدماغ باستخدام مخطط كهربية الدماغ المستمر. وكان العلماء مصرّين على التمييز بين وظائف الدماغ التي اكتشفوها والنشاط الكهربائي الذي قد يشير إلى مستوى معين من “الحياة” (حيث أن الموت الدماغي هو التعريف الرئيسي للموت في الإعدادات السريرية).

وبينما استمر الموت الدماغي في مجموعة OrganEx، أظهرت الجثث بعض حركة الرأس والرقبة بعد حقن مادة التباين – المستخدمة للمساعدة في إظهار المزيد من التفاصيل في التصوير – في الشريان السباتي في الرقبة، والذي ينقل الدم إلى الدماغ والرأس. ولم تحدث هذه الحركة في الحيوانات الحية المخدرة، أو في مجموعة ECMO.

وكتب الباحثون: “هناك حاجة إلى تقييم مدروس لتوضيح سبب حدوث حركات الرأس والرقبة بعد حقن التباين فقط في مجموعة OrganEx”.

ويقولون إنه يُظهر أن ناتج الوظيفة الحركية قد تم الحفاظ عليه، على الأقل في “الحبل الشوكي العنقي أو جذوره”.

وفي القلب، كشف عن بعض النشاط التلقائي عن طريق تخطيط القلب وشوهدت بعض التقلصات في خلايا البطين الأيسر في مجموعة OrganEx التي لم يتم رؤيتها في مجموعة ECMO.

كما أظهرت أعضاء أخرى، مثل الكبد والكلى، بعض العلامات الرئيسية على التعافي في وظائفها.

وفي حين أن اختبارات هذا النظام على البشر لا تزال بعيدة، يعتقد الباحثون أن OrganEx لديها إمكانات هائلة لزراعة الأعضاء البشرية. ويأملون أن يحسن الوقت الذي يمكن فيه الحفاظ على العضو المعد للزرع، والذي، على سبيل المثال، يمكن أن يسمح بنقل الأعضاء لمسافات أبعد، إلى المتلقين المحتاجين.

وكتب الباحثون: “تسلط النتائج الضوء على قدرة جسم الثدييات التي لم يتم تقديرها سابقا على التعافي جزئيا بعد انقطاع تدفق الدم، ما قد يزيد من توافر الأعضاء للزراعة”.

ومع ذلك، يقول الفريق إن هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات “لفهم إمكانات OrganEx تماما للمساعدة في التعافي الخلوي بعد الموت أو انقطاع الدورة الدموية”.