العضيات هي أعضاء صغيرة يتم زرعها في طبق في المختبر من الخلايا الجذعية البشرية والتي يمكن أن تحاكي السمات الرئيسية للأنسجة البشرية – وقد تساعدنا على فهم الأمراض بشكل أفضل دون اختبارها على الحيوانات
العضوانيات هي أعضاء صغيرة على نطاق دقيق، يتم زراعتها من الخلايا الجذعية في المختبر لاستخدامها في الاختبارات التي سيتم إجراؤها حاليًا على القوارض. أنها تنطوي على كميات دقيقة من المواد الكيميائية – نانوجرام.
والآن يمكن للرئتين البشريتين المصغرتين، اللتين زرعهما علماء جامعة مانشستر، بقيادة الدكتورة ساندرا فرانيك، أن تحاكي استجابة الحيوانات عند تعرضها لمواد معينة، وبالتالي تقليل أعداد حيوانات البحث.
إن عضيات الرئة، التي تمت زراعتها في طبق من الخلايا الجذعية البشرية، هي عبارة عن هياكل متعددة الخلايا وثلاثية الأبعاد تهدف إلى إعادة إنشاء السمات الرئيسية للأنسجة البشرية.
يتم استخدامها بشكل متزايد لفهم أمراض الرئة بشكل أفضل، من التليف الكيسي إلى سرطان الرئة، والالتهابات مثل كوفيد.
إلا أن قدرتهم على إظهار تأثير المواد النانوية لم تكن ممكنة حتى الآن. ومن أجل تعريض النموذج العضوي للمواد النانوية، طورت الدكتورة رهف عيسى، العالمة الرئيسية في مجموعة الدكتور فرانيك، طريقة لمحاكاة التعرض الحقيقي للخلايا المبطنة للممرات الهوائية داخل الرئتين.
يقول الدكتور فرانيك: “مع مزيد من التحقق من الصحة، والتعرض لفترات طويلة، ودمج مكون مناعي، يمكن لعضويات الرئة البشرية أن تقلل بشكل كبير من الحاجة إلى الحيوانات المستخدمة في أبحاث السموم النانوية”.
أظهرت عضيات الرئة البشرية استجابة بيولوجية مماثلة، مما يؤكد صحتها كأدوات للتنبؤ بالاستجابات في أنسجة الرئة البشرية.
تم العثور على أكسيد الجرافين، وهو شكل مسطح ورقيق ومرن من مادة الكربون النانوية، محصورًا مؤقتًا بعيدًا عن الأذى في مادة ينتجها الجهاز التنفسي تسمى الميوسين الإفرازي.
في المقابل، تسبب MWCNT (شكل آخر من أشكال الكربون) في تفاعل أكثر ثباتًا مع خلايا الرئة، مع إفراز ميوسين محدود أكثر مما أدى إلى نمو الأنسجة الليفية.
وفي تطور إضافي، يقوم الدكتور عيسى وفرانيك، ومقرهما مركز تكنولوجيا النانو في الطب بالجامعة، بتطوير ودراسة عضوي رئوي بشري رائد يحتوي أيضًا على مكون متكامل من الخلايا المناعية.
يقول الدكتور فرانيك: “لقد تم تطوير الاستبدال والتخفيض والتحسين لتشجيع البحوث الحيوانية الإنسانية، وأصبحت الآن جزءا لا يتجزأ من قانون المملكة المتحدة وفي العديد من البلدان الأخرى”.
“تظهر المواقف العامة باستمرار أن دعم البحوث الحيوانية مشروط بوضع الـ 3Rs موضع التنفيذ.”
وقال البروفيسور كوستاس كوستاريلوس، رئيس قسم طب النانو في الجامعة: “على الرغم من أن الحيوانات ستظل هناك حاجة إليها في الأبحاث في المستقبل المنظور، إلا أن العضويات ثلاثية الأبعاد تمثل مع ذلك احتمالًا مثيرًا في مجال بحثنا وفي البحث بشكل عام كمعادل بشري وبديل حيواني.
“الاختبار ثنائي الأبعاد الحالي للمواد النانوية لا يمثل مدى تعقيد الظهارة الرئوية البشرية وقد يسيء تمثيل الإمكانات السامة للمواد النانوية، للأفضل أو للأسوأ.” ولكن يا لها من خطوة إلى الأمام.