ويظل مرض القلب السبب الرئيسي للوفاة في جميع أنحاء العالم، إذ يبلغ عدد الوفيات سنوياً أكثر من 17 مليون شخص، وقد ركز مستوى الرعاية على مدى عقود على إدارة الأعراض وتباطؤ التقدم في الأمراض من خلال الأدوية، وتغيير أساليب الحياة، وفي الحالات الشديدة الدعم الميكانيكي أو زرع الأعضاء، ومع ذلك فإن هذه النُهج مخففة بطبيعتها، إذ لا يمكنها أن تعيد معالجة عضلة القلب المفقودة أو أن تُعكس النسيج الذي يُتُعبأ في تصميم النسيج النسيج البرمجة.

من المدفع إلى التجديد: المُختلِف للهندسة

ويمتلك قلب الإنسان البالغ قدرة لا تذكر على إعادة بناء النفس، فبعد نوبة قلبية، يموت مليارات من السخرية، ويستجيب الجسم بإيداع ندبة ألياف، وهي توفر السلامة الهيكلية، ولكنها لا تستطيع أن تتقلص، وتبث إشارات كهربائية، أو تضخ الدم بصورة فعالة، وتعالج على مر الزمن، العضلات المتبقية، مما يؤدي إلى إخفاق في القلب بصورة تدريجية.

Regenerative medicine aims to bridge this gap by providing new, operational myocardium. Over the past two decades, three parallel streams of innovation have emerged: cell-based therapies that repopulate the scar with new bit cells; biomaterials that provide structural and biochemical cues; and fabrication technologies that assemble cells and materials into complex, three-dimensional curriculums.0

Stem Cell Technologies: The Cellular Engine of Cardiac Repair

وفي قلب أي من الأنسجة القلبية المصممة، تكمن إحدى المصادر الموثوقة للقلبيات الوظيفية، وقد أصبحت الخلايا البلاستيكية أكثر المرشحين واعدة، ومن بينها خلايا الجذع المستحثة التي تولدها البوليسترات، قد أحدثت ثورة في الميدان، ونشأت خلايا جذعية من الخلايا السامية للبالغين - الجلدية أو الدم - عن طريق إعادة برمجة عوامل وصفية محددة، ويمكن توسيع نطاق سلاسل الإيسوبسونات المتنابل إلى أجل غير متفاوت.

التفريق والنضج المباشرين

وعلى مدى العقد الماضي، تحسنت بشكل كبير بروتوكولات لتفريق أجهزة الإيزوبيل في أجهزة القلب، وتحولها في وقت مبكر إلى خلايا كهرباء أكثر قابلية للتأثر، وتحولها إلى خلايا ميكانيكية أكثر فائدة، وتحولها إلى نسيج ميكانيكي أكثر من النسيج الميكانيكي، وتحولها إلى نسيج ميكانيكي أكثر من النسيج التراكمي.

تعزيز التكريم والبقاء

وبالإضافة إلى ذلك، فإن إحدى الدروس الأولى في العلاج الخلوي القلبي هي أن الخلايا التي تصيب القلب المخيف تؤدي إلى موت خلايا ضخمة، وأن أكثر من 90 في المائة من الخلايا المزروعة تموت في غضون الأسبوع الأول بسبب الأوكسا والتكتل والإجهاد الناجم عن الأشعة السينية وانعدام الدعم في المصفوفة الخارجية، وتعالج هذه العوامل عن طريق توفير خلية حمائية.

الباراكرينات والعقاقير الخالية من الخلايا

وحتى عندما لا تنجو الخلايا المزروعة من المدى الطويل، فإنها لا تزال قادرة على الاستفادة من خلال الإشارة المسببة للباراكوين.

Biomaterial Scaffolds: Engineering the Extracellular Milieu

والمصفوفة الخارجية للقلب ليست مجرد مائلة بل هي بيئة دينامية توفر الدعم الهيكلي، والإشارات الكيميائية البيولوجية، والتقلبات الميكانيكية بين الخلايا، وتحاول هندسة الأنسجة القلبية إعادة تهيئة هذه البيئة باستخدام المكشوفات التي تستخدم كنموذج لتكوين الأنسجة، ويجب أن يكون الاختناق المثالي قابلاً للتأثر الأحيائي، وأن يكون قابلاً للتحلل الأحيائي، مع ذلك،

Natural vs. Synthetic Biomaterials

أما المواد الكيميائية التي تُستخدم في إنتاجها، مثل التوليد، والبوليفات، واللوغاري، والغلفات، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكم البيولوجي، والتراكمات، والتراكمات المحتويات المحتوية على مواد غير المتجانسات

مصفوفة مستهلكة

ومن النُهج المتميزة بوجه خاص استخدام نهج القلب والاختلال الذاتي كثيفة، حيث أن القلوب أو الأنسجة القلبية التي تُشكل من المانحين الحيوانيين (مثلاً، الخزف) يمكن أن تُبطل باستخدام عوامل الرشاقة لإزالة جميع المواد الخلوية مع الحفاظ على التركيب الثلاثي الأبعاد المعقد، وشبكة التكافل، وعوامل النمو الملزمة.

Smart Scaffolds with Controlled release

كما أن هذه المواد الحيوية يمكن أن تدمج عوامل النمو أو الاختناق أو الجزيئات الصغيرة التي تُطلق في إطارها مادة " متغيرة " ، أو أن تكون متجانسة في شكل متزامنة، أو أن تكون متجانسة في شكل مادة " متغيرات " مثبتة في شكل مادة " ، أو " متجانسة " ، أو " متزامنة " .

3D Bioprinting: Precision Assembly of Living Tissues

ويتمثل التحدي النهائي في هندسة النسيج القلبي في إعادة الهيكل المنظم هيكلا هرميا للألياف العضلية التي تسودها البطاقات الأصلية، والوصايا المزروعة، ونظام السلوك المتكامل، ويوفر الطباعة الأحيائية ثلاثية الأبعاد رقابة غير مسبوقة على وضع الخلايا، والمواد الحيوية، والعوامل البيولوجية، مما يتيح اختلاق بنيات خاصة بالمرضى ذات المستويات الجيولوجية المعقدة.

تكنولوجيات الطباعة الأحيائية

وتهيمن على هذا المجال ثلاثة طرائق رئيسية هي: استخدام الخلايا التي تستخدم فيها الزوايا المحتوية على الزنزانات، والتي تستخدم فيها أجهزة الأشعة السينية ذات الصبغة الفائقة، وتضع فيها خلايا متعددة الصبغة، وتضع حداً أدنى من الإجهاد الميكانيكية، وتضع فيها أجهزة الأشعة السينية ذات الصبغة الخماسية، وتضع فيها سرعتها القصوى وتسويتها (حجم ضغطها المحدود)

التعميم: مركب بوتلينك

ولا يمكن أن يصمد أكثر من 200 ميكروغرام في شكل دم، أما بالنسبة لبطاقة القلب ذات الصلة السريرية (الزوارق المربعة، وقلة المليمترات) فإن التناثر السريع في الخلايا الاصطناعية، وتركها في شكل ميكانيكيات متطورة، وتركها في شكل خلايا متطورة من حيث الحرارة)

الإدماج المضيف والتقييم الوظيفي

ويجب أن تؤدي رقعة القلب المصممة أكثر من البقاء، وأن تتقلص بقوة ومتزامنة مع القلب المضيف، ويحتاج التكامل الوظيفي إلى ثلاثة عناصر: الاستمرارية الميكانيكية، والانقلاب الكهربائي، والتزامن الكهربائي، ويصبح البصمة الكهربائية قادرة على المساعدة من خلال مواءمة السخرية بين القلب والقلبات الكهربية التي تستخدم النسيج الرئوي ومقاييس التراكمية التي تُستخدم في التقلبات الحرارية(15).

الترجمة السريرية: هدرلز على الطريق إلى الجانب

وعلى الرغم من النجاحات البارزة التي تحققت في مجال التحليل الأولي، فإن ترجمة هندسة النسيج القلبي إلى المرضى كانت بطيئة، كما أن القليل من التكنولوجيات قد دخلت في مراحل مبكرة من التجارب السريرية، ولم يحصل أي منها على موافقة تنظيمية لإصلاح البطاقات الدموية، وهي أسباب متعددة الجوانب تشمل السلامة والصناعة التحويلية والتحديات التنظيمية.

السلامة والتشويه

حتى خلايا الأشعة المتطورة التي تستخدمها هذه المادة، والتي تُحد من التكاثر، و التي تُحدثها الخلايا التي تُعدّها الخلايا المُنبّعة، و التي تُحدثها الخلايا المُسببة للتشويش، و التي تُحدثها الخلايا ذات الصبغة التراكمية، و التي تُحدث تكاثراً في شكلها، وينماً لها.

القابلية للتصنيع والتصنيع

ومن شأن إنتاج رقعة القلب لمريض واحد أن يستغرق في الوقت الراهن خلايا ممتدة لأسابيع، وتصويرها، وتجميعها، وتكييفها في مفاعل بيولوجي، وتسويقها، وتسويقها بطريقة أكثر كفاءة، وإعادة إنتاجها، وفعالية التكلفة، كما أن التثبيت بواسطة وحدات مصممة على أساس بيولوجي مقفلة، قد يؤدي إلى الحد من مخاطر التثبيت اليدوي والتلوث.

الطرق التنظيمية

ومن ثم فإن معظم الحالات التي تنطوي على مخاطرة كبيرة في مجال الوقاية من الأمراض غير المعدية، هي التي تُصنف في فئة المنتجات المدمجة (المنتجات + المواد البيولوجية + مكونات الأجهزة)، والتي تُعقِد الاستعراض التنظيمي، وفي الولايات المتحدة، فإن نسبة العجز في الوصول إلى المواد الكيميائية إلى المواد الحيوية، والعجز في مجال الصحة الإنجابية، قد تتقاسم الاختصاص.

الاتجاهات المستقبلية: نحو قلب لاب - غرون

(أ) في المستقبل، تعد عدة تكنولوجيات ناشئة بتسريع التقدم. Organoids - خلايا القلب المضغوطة ذاتياً - مستمدة من صانعي النسيج - 1] - مجهزة بمقياس للقلب - [FLT]

وقد تحولت هندسة الأنسجة الكارديكية بالفعل من فكرة مضاربة إلى استراتيجية علاجية ملموسة، إذ إن الجمع بين دقة الطباعة البيولوجية، وقوة أجهزة تحديد المواقع، وذكاء المواد الحيوية الذكية، أصبح الباحثون يختلقون الآن تركيبات تضرب وتنشر وتتكامل، أما التحديات المتبقية فتتمثل في التطهير، وقابلية التكرير، وبحوث تتعلق بالسلامة فهي مجرد أمر مضلل.

For further reading, see review articles on the current state of cardiac tissue engineering], a landmark study on ]3D bioprinting of function cardiac sactes, updates from a leading laboratory at