طور العلماء الذين يستخدمون الطباعة ثلاثية الأبعاد المبايض العاملة ، والتي تمكن الفأر المعقم من أن يلد الفئران السليمة. تتكون التركيبات الحيوية للمبيض من إطار مسامي من حبر الجيلاتين مليء بالبصيلات - أكياس صغيرة تحتوي على سوائل تحمل بويضات غير ناضجة. وبمساعدتهم ، كان من الممكن زيادة إنتاج الهرمونات واستعادة الخصوبة في الفئران ، وهو الهدف النهائي للدراسة.
في الاختبارات على الفئران التي أزيل فيها مبيض واحد جراحيًا ، وجد العلماء أن الغرسات متصلة بجهاز الدورة الدموية لمدة أسبوع واستمروا في إطلاق البويضات بشكل طبيعي من خلال المسام الموجودة في الهياكل الجيلاتينية. من بين الفئران السبعة التي تزاوجت بعد تركيب البدلة الحيوية ، أنجبت ثلاثة فئران صحية. بعد ذلك ، تمكنوا من تناول حليب الأم والحصول على فضلات صحية.
كيف يختلف هذا العمل عن هياكل الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى؟ بادئ ذي بدء ، هذا هو إطار الطرف الاصطناعي والمواد التي تم إنشاؤها منها. إنه جيلاتين ، هيدروجيل بيولوجي مصنوع من الكولاجين المكسور وآمن للاستخدام البشري.
هناك عدد من الشروط التي يمكنك من خلالها إنشاء تعويض حيوي ناجح لن يرفضه كائن حي. يجب أن تكون مصنوعة من مواد عضوية ، والتي ستكون قاسية بما فيه الكفاية بحيث يمكن زرع بدلة بيولوجية بنجاح ، ولكن في نفس الوقت مسامية بما يكفي للتفاعل بشكل طبيعي مع أنسجة جسم الفأر.
معظم الهلاميات المائية ضعيفة للغاية ، لأنها تتكون بشكل رئيسي من الماء وغالبًا ما تتحلل من تلقاء نفسها. لكن الباحثين قاموا بشكل تجريبي بحساب درجة حرارة الجيلاتين ، والتي لا تنهار عندها وتكون قادرة على تكوين عدة طبقات.
تم تنفيذ الطباعة ثلاثية الأبعاد من خلال تطبيق الألياف. وبالتالي ، من الممكن التحكم في المسافة بين الألياف ، بالإضافة إلى زاوية التقدم بين الطبقات ، مما يسمح لك بتصميم طرف اصطناعي بأحجام وأشكال مختلفة. في المختبر ، يطلق الباحثون على هذه الهياكل المطبوعة ثلاثية الأبعاد "السقالات" ويقارنونها بالسقالات التي تحيط بالمبنى طوال فترة التجديد.
طبعت شبكات المبيض الحيوي من لوحات الجيلاتين. تم التحكم في حجم وموقع الثقوب في الهياكل بعناية بحيث يمكن الاحتفاظ بعشرات البصيلات وتوصيل الأوعية الدموية بالزرعات. ثم يتم إطلاق البيض الناضج من الغرسات ، كما يحدث مع التبويض الطبيعي.
تنظم هندسة المبيض هذه بشكل مباشر أو غير مباشر الدعم الهرموني للبيض غير الناضج ، المحيط به. هذه هي أول دراسة تثبت أن العمارة التعويضية تؤثر على بقاء الجريب. وفقا للباحثين ، لم يكن من الممكن تحقيق ذلك بدون استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد.
يتم زرع قفص مطبوع ثلاثي الأبعاد باستخدام الماوس ، ويمكن استخدام مسامه لتحسين عملية "إسفين" البصيلات أو البيض غير الناضج في القفص. يساعد الطرف الاصطناعي البويضات غير الناضجة والخلايا التي تنتج الهرمونات على البقاء. يسمح الهيكل المفتوح أيضًا للخلايا بالنضوج والإباضة وتشكيل الأوعية الدموية داخل الغرسة ، بحيث تدور الهرمونات داخل نظام الدورة الدموية للماوس وتحفز الرضاعة بعد الولادة.
"لكل عضو" هيكل عظمي ". وقالت تيريزا وودروف ، أستاذة أمراض النساء والتوليد ، "لقد تعلمنا كيف بدا الهيكل العظمي للمبيض واستخدمه كنموذج لزرع تعويضات المبيض الحيوية".
من الواضح أن طباعة التركيبات الحيوية للفئران ليست المرحلة النهائية من الدراسة. يجب أن تساعد الأطراف الصناعية الحيوية في المبيض على استعادة الخصوبة وإنتاج الهرمونات لدى الشابات اللواتي تضرر نظامهن التناسلي بسبب علاج السرطان. في كثير من الأحيان في مثل هؤلاء النساء ، يتوقف المبيض عن العمل بشكل صحيح ، ويحتاج المرضى إلى العلاج بالهرمونات البديلة.
العلاج الكيميائي والجرعات العالية من الإشعاع المستخدم لعلاج السرطان يمكن أن يدمر بعض أو كل بيض النساء ، مما يعرضهن لخطر العقم وانقطاع الطمث المبكر. وبينما حقق الأطباء بعض التقدم في استعادة الخصوبة بأنسجة المبيض المجمدة ، يمكن أن تساعد الأطراف الحيوية أولئك الذين لا تناسبهم عملية الزرع ، أي الفتيات والفتيات الصغيرات.
أشارت مونيكا لاروندا (مونيكا لاروندا) ، المؤلفة المشاركة في الدراسة ، إلى أن التركيب الحيوي المبيضي يمكن أن يساعد مرضى السرطان الذين تضررت مبيضهم بشكل كبير لدرجة أن العلاج الهرموني مطلوب لبدء البلوغ.
قام العلماء في السابق بإنشاء مبيض صناعي للفئران ، ولكن هذا هو أول عمل يستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. ومع ذلك ، ليس من الواضح حتى الآن ما إذا كان هذا النهج سيكون فعالا للبشر كما هو بالنسبة للفئران: الجريبات في البشر أكبر بكثير وتنمو بسرعة حتى تكون مرئية للعين المجردة.
أشارت التجارب الحيوانية الأخرى التي أجريت منذ ما يقرب من عشر سنوات إلى أن النساء اللواتي خضعن لعملية زرع مبيض في سن متأخرة لم يعانين من استعادة الخصوبة فحسب ، بل أيضًا تأثيرات مفيدة أخرى. في عام 2010 ،
وجد علماء من عيادة كاتو للنساء أنه بعد زرع المبيض ، تعيش الفئران الأنثوية لفترة أطول ، وفي البشر ، يشجع هذا الإجراء النساء الناضجات ، اللواتي عادة ما يكونن غير نشيطين ، على البحث عن رفيقة روحهن وإنجاب أطفال. اعترف الباحثون بضرورة القيام بالمزيد من العمل لتقييم التأثير على النساء.
لقد حولت تطورات الطباعة ثلاثية الأبعاد بالفعل بعض مجالات الطب ، مما سمح للأطباء بعمل أجزاء يمكن زرعها مباشرة في المرضى. في عام 2016 ، قام الجراحون الكوريون الجنوبيون بطباعة عظم كعب من التيتانيوم لشخص أزال الورم.
في غضون ذلك ، أعلن باحثون من نورث كارولينا أنهم صنعوا أذنين وفكين وعضلات هيكلية باستخدام هياكل مطبوعة ثلاثية الأبعاد مليئة بالخلايا الحية. قامت مجموعات أخرى من العلماء
بطباعة شبكات الأوعية الدموية التي ستكون حيوية لإنشاء أعضاء اصطناعية كبيرة في المختبر.
دوى:
10.1038 / ncomms15261