كشف باحثون في المعهد الملكي للتكنولوجيا في ملبورن، أستراليا، عن آلية جديدة، قد تحدث تغيرات ثورية بشأن التحكم في نمو الخلايا الجذعية عبر نبضات كهربائية دقيقة، ما يعزز الآفاق العلمية في تصنيع أنسجة وأعضاء وأعصاب وعظام داخل المختبر.
ورصد الفريق التغيرات البنيوية داخل الخلايا لحظة تعرضها للتحفيز الكهربائي باستخدام مجهر القوة الذرية، ولاحظ تبدلات سريعة خلال دقائق أثرت في نوع الخلية التي ستتشكل لاحقاً، بحسب بيان رسمي للمعهد.
وحلل الفريق استجابة الخلايا لإشارات فيزيائية وكهربائية بدل الحلول الكيميائية التقليدية، بهدف تطوير بيئات تحاكي الظروف الطبيعية داخل الجسم وتسهل إنتاج أنسجة أكثر جودة واستقراراً.
هندسة نسيجية بقدرات أعلى
أوضحت آيمي جيلمي من المعهد الملكي للتكنولوجيا أن معظم الأبحاث اعتمدت على مواد كيميائية لتحفيز تكون العظام أو العضلات، وقالت إن هذا النهج يظل محدوداً رغم استخدامه الواسع.
وأكد بيتر شيريل الباحث المشارك في الدراسة، أن الخلايا الجذعية استجابت لإشارات كهربائية طفيفة أبعد من المواد الكيميائية، ما أتاح تحكماً أدق لتكوين العظام أو الأعصاب أو العضلات.
ورصد الفريق تغير صلابة وشكل الهيكل الداخلي للخلايا عند تبدل الإشارات، ثم جمع النتائج مع نماذج حاسوبية أتاحت توقع تأثير الأنماط الكهربائية المختلفة بدقة أعلى.
خريطة لعلاجات الجروح والزرعات
أشار جوزيف بيري من جامعة ملبورن إلى أن هذا التقدم سيمنح الفرصة لوضع خريطة طريق، من أجل تصميم مواد أو أجهزة تتواصل مع الخلايا بلغة تفهمها، وهو ما يفتح الباب أمام تحسين التئام الجروح، وتعزيز اندماج الزرعات الطبية، ودعم خطط صناعة أعضاء بديلة يمكنها العمل بكفاءة داخل الجسم.
وقدمت الدراسة العلمية تحليلاً زمنياً معمقاً لكيفية تغيّر الخواص الميكانيكية للخلايا الجذعية الوسيطة البشرية تحت مؤثرات متعددة، ووضعت أساساً عملياً لتطوير بروتوكولات دقيقة في الهندسة النسيجية.
وأوصى الباحثون بتطوير بروتوكولات رصد سريع عبر Q-AFM خلال ثلاثين دقيقة، وربطها بتقنية FluidFM لتحقيق مراقبة متزامنة للميكانيكا والجينات أثناء التحفيز الكهربائي، الأمر الذي يساعد في تحديد معايير دقيقة لتوجيه التمايز الخلوي.
كما دعت الدراسة إلى اعتماد المنصة البحثية المشتركة لدعم حلول الهندسة النسيجية، ورفع كفاءة تصميم المواد الحيوية المستخدمة في إصلاح الأنسجة وتجديدها.