Table of Contents
مقدمة
والتحول من نموذج واحد يناسب الجميع إلى العلاجات الشخصية يمثل أحد أهم التطورات في الطب الحديث، ووسط هذا التحول هو القدرة على ثقافة الخلايا التي يستمدها المريض مباشرة من أنسجة الفرد أو الورم أو الدم، وحافظ على سماته في المختبرات، وتحقق هذه الخلايا نجاحا في الاكتشافات الطبية التي يُستعان بها المريض، وتتيح فرصا غير مسبوقة لدراسة العلاج الطبي.
وتشمل الخلايا التي تستخدم المرضى مجموعة واسعة من أنواع الخلايا: خلايا السرطان الناتجة عن الخزعة البيولوجية، وخلايا الورم الدائرية، والخلايا الجذعية التي تولدها البالية، والخلايا الجذعية المغنطة، والخلايا المناعية مثل الخلايا الخانات أو الخلايا القاتلة الطبيعية، ويطرح كل نوع تحديات فريدة ويطالب بروتوكولات ثقافية مصممة خصيصا لذلك، والهدف الرئيسي هو إعادة رسم صورة عن البيئة الخلوية التي يمكن الاعتماد عليها.
تجهيز وتجهيز خلايا المرضى - الدرّاج
اقتناء ومعالجة القضايا
وتبدأ رحلة الخلايا التي يسكنها المرضى بشراء المواد البيولوجية، وتُنتزع هذه القضايا عادة من خلال عمليات جراحية، أو من خلال عمليات جراحية أو حرائق الإبر الأساسية، أو سحب الدم، وقد تؤثر نوعية المواد الأولية وتكوينها الخلوي تأثيراً كبيراً على النجاح الثقافي، كما أن التنسيق الصارم بين الأفرقة الجراحية وأخصائيي الأمراض والعاملين في المختبرات ضروري للتقليل من الوقت الكيميائي والحفاظ على قدرة الخلايا على البقاء.
كما أن الاعتبارات الأخلاقية تؤدي دوراً؛ ويجب أن تتبع جميع أنواع جمع الأنسجة بروتوكولات مجلس الاستعراض المؤسسي والمبادئ التوجيهية للموافقة المستنيرة.() ويضمن وضع البطاقات التعريفية الصحيحة، ورفع الهوية، والتتبع عبر الشوارع أو قواعد البيانات إمكانية التتبع والامتثال للوائح، ويخضع النسيج للتفتيش والتقدير والتصوير عند الضرورة قبل الشروع في الانفصال.
عزل الخلايا وتجديدها
ومن أجل الحصول على علق من الخلايا الواحدة المناسبة للثقافة، يجب فصل الأنسجة الصلبة، ويتبع التناغم الميكانيكي مع المشرط أو المقص الهضمي الهضمي، وتشمل الأنزيمات المشتركة التراكمي، أو التحلل، أو التجرب، أو التركيب، حسب نوع الأنسجة، مثلاً، يستخدم التناوب الكيميائي الرابع على نطاق واسع في نسيج الأورام.
وبعد الهضم، يتم وقف الخلايا عن طريق مضيق الميخ (مثل 100 ميكروغرام أو 70 ميكروم) لإزالة المجاميع، ثم غسلها، ويمكن تحليل خلايا الدم الحمراء بواسطة خلايا مطاطية مطوّرة من الأمونيوم، إذا لزم الأمر، وذلك من أجل زيادة تنقية أساليب مثل تضخم الغدة الدنوية، وعزل الخلايا الفلورية المغناطيسية (الخاصة بالأشعة).
الاستراتيجيات الثقافية التأسيسية
تحقيق الاستخدام الأمثل لوسائط الإعلام الثقافية والملاحق
ويُقال إن اختيار الوسط الثقافي هو أهم عامل للنمو الخلوي الذي يولده المريض، إذ إن وسائل الإعلام الأساسية مثل إدارة شؤون السلامة العقلية، أو شركة RPMI1640، أو أجهزة التصوير المغنطيسي المتطورة (DMEM/F12) تستخدم عادة، ولكن يجب استكمالها على النحو المناسب.
وبالنسبة لخلايا السرطان المزودة بمرضى، والمكملة بالهيدروكورتيسون، وسم الكوليرا (لحفز على إحداث السرطان)، وأجهزة الشفاه المحددة يمكن أن تعزز الانتشار وتحافظ على المورفولوجيا الوبائية، وبالإضافة إلى ذلك، فإن المضادات الحيوية (البيوتر الوبائي - البوليفين) والمضادات الكيميائية (الخامس - باء) تضاف بصورة قياسية إلى منع التلوث بالميكروبيات، وإن كان الإجهاد الناجم عن الاختيار)
صيانة البارامترات الفيزيائية
وفيما يتعلق بالتكوين المتوسط، فإن الظروف الثقافية المادية تؤثر تأثيراً كبيراً على صحة الخلايا، إذ إن درجة الحرارة المتسقة (37 درجة مئوية)، والرطوبة (95 في المائة)، ومستويات O2 حرجة، والكثير من الخلايا المستمدّة من الأورام الوبائية، وبخاصة تلك التي تنجم عن وجود توترات منخفضة في الأوكسجين (25 في المائة من العمر المتوقع) بدلاً من سعة 20 في المائة من الأوكسجين().
2D vs. 3D Culture Systems
وقد كانت ثقافات المولدات الأحادية التقليدية ذات الصبغة المزدوجة (الثانية) على البلاستيك المسطحة هي مجموعة من بيولوجيات الخلايا منذ عقود، ولكنها كثيرا ما لا تستنسخ الهيكل المعقد وتفاعلات الخلايا الخلوية الموجودة في الأنسجة، أما بالنسبة للزنزانات التي يسكنها المرضى، فقد ظهرت ثلاثة نظم ثقافية متعددة الأبعاد (ثلاثة) كبدائل أعلى، مما يوفر قدرا أكبر من المرونة الفيزيائية الصغرية.
المنشطات والمركبات العضوية
(ب) لا توجد مجاميع متناهية الـ 3 دال، تشكلها خلايا غذائية تحت ظروف غير متجانسة، وغالباً ما تكون في لوحات ملحقة عالية أو معلقة، وهي مفيدة بصفة خاصة لدراسة نمو الأورام، ودرجة الارتفاع، ونسبة التخصيب في المخاض، ومن ناحية أخرى، تكون هياكل التنظيم الذاتي أكثر تعقيداً مستمدة من الأنسجة الخفية أو المستننة.
Scaffolds and Biomaterials
وبالنسبة للخلايا التي تتطلب دعما هيكليا أكبر، فإن النهج المتشابكة التي تستخدم مواد كيميائية طبيعية أو اصطناعية تتيح السيطرة الدقيقة على البيئة المجهرية، كما أن المصفوفة المستخرجة من الأنسجة الأصلية توفر أدوات كيميائية حيوية، بينما توفر الأنابيب الهيدروليكية الاصطناعية القائمة على أساس غلي كليثيلين، أو نماذج النسيج المغناطيسي، أو نماذج التداخل المغناطيسي
ضمان الجودة والقابلية للاختلال الوراثي
السحب الوراثي والحدود الالتفافية
فالزنزانات المزودة بالمرضى ليست خلودية؛ وعلى عكس خطوط الخلايا القياسية، فإن لها فترة زمنية محدودة في الثقافة، وهي عرضة للانجراف الوراثي إذا ما تم مرورها مرات عديدة، ويمكن للزراعة الفرعية المتكررة أن تختار مجموعات فرعية صغيرة تنمو بسرعة، مما يؤدي إلى فقدان النموذج النباتي الأصلي والتغيرات المناخية، ولذلك من المهم الحد من مرور أعداد كبيرة إلى أقل من 10 ممرات في مراحل الدراسة الابتدائية.
عروض مراقبة الجودة
(ج) ضمان بقاء الخلايا المتطورة للمرضى ممثلة للمانح، وتشمل هذه الخلايا فحصاً للمورفيولوجيا، وتقييماً للقابلية للاستمرار (الاستبعاد الأزرق، والحواجز الآلية)، واختبارات الكمبيزي من قبل PCR أو مختبرات الكشف الانزيمي، ويمكن أن يوثّق التشريح الوراثي، أو التكرار القصير (STR) بروتوكولات الخلوية ويؤكد الهوية النسبية للمان.
التقييم والتطبيقات الوظيفية
اختبارات حساسية المخدرات
ومن أكثر التطبيقات مباشرة لثقافات الخلايا التي يسكنها المرضى اختبارات الحساسية من المخدرات، ومن خلال الكشف عن خلايا مثقفة - وغالباً في شكل ثنائي - إلى فريق من العقاقير ذات الصلة سريرياً، يمكن للباحثين تحديد العوامل الأكثر فعالية لذلك المريض الفردي، ويمكن إجراء هذه المقالات في 384 لوحات مستوية باستخدام القراء القابلية للتأثر (مثلاً، نتائج الفحص العالي الترددي).
تخطيط العلاج الشخصي
ويمكن للثقافات التي تُجرى بعد فحص المخدرات أن تسترشد بقرارات العلاج في الوقت الحقيقي، فعلى سبيل المثال، تستخدم الأوعية العضوية من جراء التشريح في الخلايا السرطانية للتنبؤ بالتفاعل مع العلاج الكيميائي، واتخاذ قرارات توجيهية بشأن العمليات الجراحية مقابل استراتيجيات الانتظار المرئية، وفي مجال التلقيح المختلط للمرضى، يمكن توسيع نطاق الظواهر الرئوية التي تتخلل من اللمفوسية.
نمذجة الأمراض واكتشاف العلامات الأحيائية
كما أن خلايا الأمراض التي تصيب المرضى تستخدم أدوات قوية لفهم آليات الأمراض، إذ يمكن للباحثين، من خلال مقارنة الثقافات من المرضى الذين لديهم خلفيات وراثية مختلفة أو مراحل أمراض، أن يحددوا المؤشرات الحيوية للتقدُّم أو المقاومة، وعلى سبيل المثال، فإن هذه البيانات التي تُعدّل أعصاباً مستمدة من مرضى مصابين بالهبوب الرئوي، تعيد معالجة الكائنات الحية الجديدة.
التحديات في مجال الترجمة السريرية
Contamination and Mycoplasma
ورغم بذل أفضل الجهود، لا يزال التلوث عقبة متكررة، إذ يمكن أن تؤدي العدوى البكترية واليستية والفطرية إلى تدمير الثقافات، التي تنشأ عن عينات من الأنسجة أو مناشف المختبرات، ويعزز هذا التلوث، على وجه الخصوص، عدم القدرة على معالجة الاضطرابات الظاهرة، بل يغيّر السلوك الخلوي، والقابلية للتكرار، والتعبير عن الجينات، والاختبار المنتظم (شهر) والتلوث الضاري الضيق.
الخلية والاختبار
فالأنسجة المسببة للمرض هي في جوهرها خلايا متعددة - خلايا متجانسة، وخلايا محصنة، وألياف مسببة للدم، وخلايا داخلية، وعادة ما تكون الظروف الثقافية مواتية لفقد التنوع الخلوي، مثلاً، يمكن تجاوز هذه المقاييس القياسية للتصميمات الخلوية بالتكاثر السريع للفيروسات إذا لم تطبق شروطاً خاصة بالتنوع.
Scalability and Cost
ومن أجل الاستخدام السريري الواسع النطاق، يجب أن تكون ثقافات الخلايا التي يُستخدم فيها المرضى قابلة للتقسيم، ومنتجة، وفعالة من حيث التكلفة، وأن تُنتج خلايا كافية لشاشات العقاقير العالية التجهيز أو للتشريد العلاجي (مثلاً، خلايا التكتل) وتتطلّب كميات كبيرة من المواد الثقافية ومنابر آلية، ويعتمد العديد من البروتوكولات الحالية على مكونات إعلامية باهظة التكلفة (مثل عوامل النمو المتكررة)
الاتجاهات المستقبلية
نظم التشغيل الآلي والنبائط العالية
ويتزايد إدماج معالجي السائل الآلي والحاضنات الآلية ونظم التصوير ذات المحتوى العالي في تدفقات العمل لثقافة الخلايا التي يستمدها المريض من مصدر عال، وتخفض هذه النظم الوقت العملي، وتحسن إمكانية إعادة الإنتاج، وتتيح تجهيز العديد من العينات بصورة متوازية، فعلى سبيل المثال، يمكن للمنابر الثقافية العضوية الآلية أن تُبذر وتغذي وآلاف الصور من المواد العضوية في مختلف ألواح المرضى التي تعمل في مجال الفحوصات المتعددة الوافية.
المنصات والوحدات المشتركة
وتوفر هذه الأجهزة مراقبة دقيقة للبيئة المجهرية الخلوية على النطاق الجزئي، مما يتيح الارتداد، والتوليد المتدرج، والتقسيم المكاني، ويمكن لهذه الأجهزة أن تطوّر خلايا ورم صبور مزودة بمدارس محصنة، أو خلايا ملوثة بالثديين، أو مكونات ذاتية مجهرية للتفاعلات المعقدة النموذجية مثل ديناميات الورم المحتوية على الأورام أو التغل في نظم المخدرات.
التكامل مع علماء الأخلاق
أما الحدود التالية فهي التآزر بين ثقافات الخلايا المتطورة والمنوّهات الجينية والاستخبارات الاصطناعية، ويمكن استخدام مجموعات كبيرة من البيانات من شاشات المخدرات لتدريب نماذج التعلم الآلي التي تنبئ بالاستجابات من السمات الجينية، مما قد يقلل الحاجة إلى إجراء اختبارات وظيفية في كل حالة، وعلى العكس من ذلك، يمكن تحليل صور المورفولوجيا العضوية بواسطة نماذج التخدير الافتراضي العميقة.
خاتمة
إن زراعة الخلايا المزودة بالمرضى هي تكنولوجيا أساسية للعلاج الشخصي، مما يمكّن المستوصفين والباحثين من استخلاص البيولوجيا الفريدة من نوعها لمرض فردي، ومن خلال توفير الموارد المثلى، وتكوين وسائط الإعلام، ونظم الثقافة 3 دال، ومن خلال فرض رقابة صارمة على الجودة، يمكن الحفاظ على الخلايا التي تمثل بأمانة حالة المريض، بل إن التحديات مثل التلوث، والثبات، والارتقاء بالأدوية، لا تزال قائمة.