كيف تدعم البيئات المُتحكم بها بدقة زراعة الخلايا السريرية

مع تزايد أهمية زراعة الخلايا في الأبحاث، فقد تطورت – وتطورت الحاضنة معها

حصل كارل على درجة البكالوريوس في علم الأحياء الجزيئي والخلوي من جامعة إلينوي، وأكمل درجة الماجستير من برنامج ماجستير التكنولوجيا الحيوية في جامعة نورث وسترن. قبل انضمامه إلى PHCNA، شارك كارل في مجالات مختلفة من أبحاث الطب الحيوي، بما في ذلك علم الأحياء الخلوي والجزيئي، وعلم الأحياء الدقيقة، وأبحاث السرطان، وتطوير فحوصات التشخيص السريري. وشملت خبراته السابقة العمل في كلية الطب بجامعة نورث وسترن وشركة نانوسفير (المعروفة الآن باسم لومينكس)، وهي شركة متخصصة في التكنولوجيا الحيوية النانوية في إلينوي.

س : كيف تطورت ثقافة الخلايا خلال العقود القليلة الماضية؟
ج : لطالما كانت زراعة الخلايا موجودةً منذ عقود، بشكل أو بآخر. تاريخيًا، استُخدمت زراعة الخلايا في نماذج البحث والتطوير في عالم الأدوية. وقد تطورت لسنوات عديدة، وخاصةً في السنوات الخمس الماضية تقريبًا، مع تطور تقنيات مثل السقالات وزراعة الخلايا ثلاثية الأبعاد، حيث يُمكننا بالفعل البدء في محاكاة الأنسجة بشكل أكثر دقة. ومع ازدياد أهمية زراعة الخلايا في الدراسات، وتطور سلالات الخلايا الأولية – الخلايا المأخوذة مباشرةً من خزعة أو من مريض ووُضعت في المزرعة – وهي خلايا حساسة بطبيعتها، فقد كان عليها أن تتطور. وتطورت الحاضنة معها.

س : ما نوع البيئة اللازمة للحفاظ على ثقافة الخلايا في المختبرات السريرية؟
ج : تحتاج الخلايا القوية جدًا إلى مستويات قياسية من ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة والرطوبة، وهي خمسة في المائة. أما في الطريقة السريرية، فتحتاج إلى تحكم دقيق في درجة الحرارة والغازات. لذا، تكتسب الطاقة، والتنوع، والبيئات المُتحكم بها بدقة – مستويات ثاني أكسيد الكربون، ومستويات الأكسجين، ودرجات الحرارة – أهمية بالغة.

مبدأنا الأساسي في تصميم الحاضنات هو ضمان أفضل صحة للخلايا. أستخدم تشبيهًا ببناء أفضل العقول والأعصاب، أي امتلاك أذكى معالج دقيق يتحكم في كل شيء، وأجهزة استشعار عالية الجودة لأشياء مثل درجة الحرارة والغاز وغيرها من التشخيصات. إذا فتحت بابًا في الحاضنة، فإنك تكسر تلك البيئة المثالية للخلية لأن الغازات تتدفق للخارج وقد تتغير درجة الحرارة. ما نريده هو نظام أكثر تفاعلية يتعرف على هذا الانحراف في الغاز أو درجة الحرارة، ويرسل هذه المعلمات فورًا للعودة إلى بيئتها الطبيعية. يجب أن يدرك النظام أن مستوى ثاني أكسيد الكربون غير طبيعي ويعيده بسرعة كبيرة دون تجاوزه. يجب أن يدرك فورًا أن درجة الحرارة غير طبيعية ويستعيدها بشكل منتظم. هذا هو المفهوم الذي بنيناه مع تطور حاضنتنا إلى أحدث أشكالها – المراقبة والتحكم الفوري واستعادة معلمات الحاضنة، حتى نتمكن من محاكاة جسم الإنسان أو الحيوان الذي جاءت منه هذه الخلايا بشكل صحيح.

س : ما هي أنواع التطبيقات السريرية التي تتطلب بيئات خلوية محكمة التحكم بدقة؟
ج : من الأمثلة على ذلك زراعة الأجنة للتلقيح الصناعي. ومن الأمثلة الأخرى العلاج بخلايا CAR-T لاستهداف الأورام المنتشرة والصلبة، حيث نقوم أساسًا بجمع الدم والخلايا المناعية من مريض السرطان، ودراستها، ومعالجتها، وإعادة حقنها في المريض لمكافحة السرطان. الحاضنة جزء أساسي من هذه العملية. هناك فترة حضانة طويلة نترك فيها هذه الخلايا تنمو خارج بيئتها الطبيعية، لذا علينا التأكد من توافقها مع المعايير. بمجرد الانتقال من البحث إلى المجال السريري، تزداد أهمية صحة الخلايا طوال رحلتها، من استخراجها من المريض، إلى طبق زراعة الخلايا والحاضنة، ثم إعادتها إلى المريض، بشكل كبير.

س : بالإضافة إلى الحفاظ على المعايير الصحيحة لزراعة الخلايا، ما هي الوظائف الأخرى التي تؤديها الحاضنة؟
ج : بالإضافة إلى التحكم في معايير الخلايا أثناء نموها، هناك أيضًا فكرة حماية الخلايا من التلوث الميكروبي والتلوث المتبادل. الميكروبات موجودة في كل مكان حولنا، وهي متكيفة مع الحياة في العالم، على جلدنا، وفي أمعائنا. نتعايش مع هذه الأعداء الطبيعيين لمزارع الخلايا، لذلك نحتاج إلى حاضنة تُبقيها بعيدة.