يأمل فريق من الباحثين في وقف التقدم من النوبات القلبية إلى فشل القلب باستخدام جهاز صغير يسمى ” Therepi “، ويحتوي الجهاز على خزان يعلق مباشرة على نسيج القلب التالف، ويربط خط إعادة التعبئة الخزان بمنفذ أو تحت جلد المريض، حيث يمكن حقن العلاج إما من قبل المريض بنفسه أو من قبل أخصائي الرعاية الصحية .
جهاز ” Therepi ” للحماية من فشل القلب أثناء النوبات القلبية
بعد أن يعاني المريض من نوبة قلبية، تبدأ سلسلة من الأحداث المؤدية إلى قصور القلب، وغيرها من الأضرار التي تلحق بهذه المنطقة في القلب، حيث يتم سد الأوعية الدموية التي تؤدي إلى تندب الأنسجة، وردا على التندب يعيد القلب تشكيله للتعويض، وهذه العملية غالبا ما تنتهي في فشل البطين أو الصمام .
وقد كشفت دراسة جديدة نشرت في Nature Biomedical Engineering تشارك فيها فريق من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد وكلية الجراحين الملكية في أيرلندا، كلية ترينتي دبلن، مركز أبحاث الهندسة الحيوية ( AMBER )، وجامعة أيرلندا غالواي الوطنية، تفاصيل كيف يمكن استخدام Therepi لاستعادة وظيفة القلب .
استخدام الجهاز بعد النوبات القلبية
تشرح إلين روش المؤلفة الأولى للدراسة وأستاذ مساعد في قسم الهندسة الميكانيكية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والهندسة الطبية : ” بعد نوبة قلبية يمكننا استخدام هذا الجهاز لتقديم العلاج لمنع المريض من الإصابة بفشل القلب، وإذا كان المريض يعاني بالفعل من درجة من قصور القلب، فيمكننا استخدام الجهاز للتخفيف من التقدم في المرض ” .
العلاجات الحالية الخاصة بمنع قصور القلب
اثنان من أكثر الأنظمة شيوعا المستخدمة حاليا في تقديم العلاجات لمنع قصور القلب غير فعالة، ففي طريقة منهم يتم تسليم الأدوية بشكل منتظم بدلا من إعطاؤها مباشرة إلى موقع الضرر، ويجب أن يكون حجم العقاقير المستخدمة محدودا لتجنب الآثار الجانبية السامة، وفي كثير من الأحيان تصل كمية صغيرة فقط إلى أنسجة القلب التالفة، يقول ويليام وايت مؤلف أول مشارك ومؤهل للدكتوراه في كلية ترينتي دبلن و AMBER : ” من وجهة النظر الدوائية إنها مشكلة كبيرة أن تقوم بحقن شيء لا يبقى في الأنسجة التالفة لفترة كافية لإحداث فرق ” .
أما الطريقة البديلة فتتضمن إجراءا جائرا لحقن العلاج مباشرة في عضلة القلب، وبما أن الجرعات المتعددة مطلوبة، فإن هذا يتطلب عمليات جراحية متعددة .
جهاز Therepi الجديد
يعالج Therepi المشاكل مع طرق توصيل الدواء الحالية عن طريق إدارة العلاجات المحلية، وغير الغازية عدة مرات حسب الحاجة، ويمكن زرع خزان الجهاز على القلب في إجراء جراحي واحد فقط .
العلاجات المحلية الموصي بها
يمتلك الخزان نفسه إمكانات مذهلة لتوصيل الدواء، يتكون الخزان من بوليمر أساسه الجيلاتين، وله شكل نصف كروي مع قاع مسطح متصل بالنسيج المريض، ويتكون القاع المسطح من غشاء شبه منفذ يمكن تعديله للسماح بمزيد من الأدوية أو المواد الأكبر للدخول مباشرة إلى أنسجة القلب، ويضيف وايت : ” إن المادة التي استخدمناها لبناء الخزان كانت حاسمة، كنا بحاجة إلى أن نجعلها مثل الإسفنج حتى تتمكن من أن تحتفظ بالعلاج بالضبط في المكان الذي تحتاج إليه، وكان هذا أمر يصعب تحقيقه لأن القلب مستمر في الضغط والتحرك ” .
ويوفر المستودع فرصة فريدة لإدارة علاجات الخلايا الجذعية، ويعمل كمصنع للخلايا، بدلا من المرور عبر الغشاء إلى القلب، وتبقى الخلايا داخل الخزان حيث تنتج عوامل الباراكرين التي تعزز الشفاء في أنسجة القلب التالفة، وتشرح كلوديا فاريلا طالبة دكتوراه في قسم العلوم والتكنولوجيا في جامعة هارفارد – معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا : ” رأينا أن المجموعات التي استعانت بجهازنا قد استعادت بعض وظائف القلب “، وكانت القلوب التي تلقت جرعات متعددة من الخلايا عن طريق العلاج أكثر وظيفة قلبية من أولئك الذين تلقوا فقط حقنة واحدة أو لم يتلقوا علاج على الإطلاق .
تحديد الجرعة المثالية
قدرات Therepi تتجاوز معالجة أمراض القلب، وبما أنه يتيح الفرصة لتوصيل جرعات متعددة وموضعية، يمكن استخدامه كأداة لتحديد الجرعة الصحيحة المناسبة لمجموعة من الشروط، يقول روش : ” نأمل في استخدام الجهاز نفسه كأداة بحث لمعرفة المزيد حول نظام جرعات الأدوية الأمثل “، ولأول مرة ، يمكن للباحثين الحصول على فرصة لتتبع عدة عبوات من العلاجات المحلية مع مرور الوقت للمساعدة في تحديد أفضل فترات الجرعات ومقدار الجرعة، ويضيف وايت : ” كصيدلي أنا متحمس لبدء البحث عن أفضل جرعة، ومتى يكون أفضل وقت لتقديمها بعد نوبة قلبية، وكم من الجرعات اللازمة لتحقيق التأثير العلاجي المطلوب ” .
استخدام الجهاز الجديد لأجزاء أخرى من الجسم
بينما كان الفريق يركز على كيفية عمل Therepi للتخفيف من آثار أمراض القلب، اكتشفوا أنه يمكن استخدام الجهاز في أجزاء أخرى من الجسم، من خلال تحسين تصميم وضبط المواد المستخدمة لبناء الخزان، ويمكن استخدام Therepi لمجموعة واسعة من الأمراض والمشاكل الصحية، تقول فاريلا : ” إن الجهاز عبارة عن منصة يمكن تصميمها خصيصا لأنظمة أجهزة مختلفة وظروف مختلفة، إنه مثال رائع على كيف يمكن أن تساعد الأبحاث المتداخلة التي تبحث في كل من الأجهزة والعلاجات البيولوجية في التوصل إلى طرق جديدة لعلاج المرض ” .
جهاز ” Therepi ” للحماية من فشل القلب أثناء النوبات القلبية
بعد أن يعاني المريض من نوبة قلبية، تبدأ سلسلة من الأحداث المؤدية إلى قصور القلب، وغيرها من الأضرار التي تلحق بهذه المنطقة في القلب، حيث يتم سد الأوعية الدموية التي تؤدي إلى تندب الأنسجة، وردا على التندب يعيد القلب تشكيله للتعويض، وهذه العملية غالبا ما تنتهي في فشل البطين أو الصمام .
وقد كشفت دراسة جديدة نشرت في Nature Biomedical Engineering تشارك فيها فريق من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد وكلية الجراحين الملكية في أيرلندا، كلية ترينتي دبلن، مركز أبحاث الهندسة الحيوية ( AMBER )، وجامعة أيرلندا غالواي الوطنية، تفاصيل كيف يمكن استخدام Therepi لاستعادة وظيفة القلب .
استخدام الجهاز بعد النوبات القلبية
تشرح إلين روش المؤلفة الأولى للدراسة وأستاذ مساعد في قسم الهندسة الميكانيكية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والهندسة الطبية : ” بعد نوبة قلبية يمكننا استخدام هذا الجهاز لتقديم العلاج لمنع المريض من الإصابة بفشل القلب، وإذا كان المريض يعاني بالفعل من درجة من قصور القلب، فيمكننا استخدام الجهاز للتخفيف من التقدم في المرض ” .
العلاجات الحالية الخاصة بمنع قصور القلب
اثنان من أكثر الأنظمة شيوعا المستخدمة حاليا في تقديم العلاجات لمنع قصور القلب غير فعالة، ففي طريقة منهم يتم تسليم الأدوية بشكل منتظم بدلا من إعطاؤها مباشرة إلى موقع الضرر، ويجب أن يكون حجم العقاقير المستخدمة محدودا لتجنب الآثار الجانبية السامة، وفي كثير من الأحيان تصل كمية صغيرة فقط إلى أنسجة القلب التالفة، يقول ويليام وايت مؤلف أول مشارك ومؤهل للدكتوراه في كلية ترينتي دبلن و AMBER : ” من وجهة النظر الدوائية إنها مشكلة كبيرة أن تقوم بحقن شيء لا يبقى في الأنسجة التالفة لفترة كافية لإحداث فرق ” .
أما الطريقة البديلة فتتضمن إجراءا جائرا لحقن العلاج مباشرة في عضلة القلب، وبما أن الجرعات المتعددة مطلوبة، فإن هذا يتطلب عمليات جراحية متعددة .
جهاز Therepi الجديد
يعالج Therepi المشاكل مع طرق توصيل الدواء الحالية عن طريق إدارة العلاجات المحلية، وغير الغازية عدة مرات حسب الحاجة، ويمكن زرع خزان الجهاز على القلب في إجراء جراحي واحد فقط .
العلاجات المحلية الموصي بها
يمتلك الخزان نفسه إمكانات مذهلة لتوصيل الدواء، يتكون الخزان من بوليمر أساسه الجيلاتين، وله شكل نصف كروي مع قاع مسطح متصل بالنسيج المريض، ويتكون القاع المسطح من غشاء شبه منفذ يمكن تعديله للسماح بمزيد من الأدوية أو المواد الأكبر للدخول مباشرة إلى أنسجة القلب، ويضيف وايت : ” إن المادة التي استخدمناها لبناء الخزان كانت حاسمة، كنا بحاجة إلى أن نجعلها مثل الإسفنج حتى تتمكن من أن تحتفظ بالعلاج بالضبط في المكان الذي تحتاج إليه، وكان هذا أمر يصعب تحقيقه لأن القلب مستمر في الضغط والتحرك ” .
ويوفر المستودع فرصة فريدة لإدارة علاجات الخلايا الجذعية، ويعمل كمصنع للخلايا، بدلا من المرور عبر الغشاء إلى القلب، وتبقى الخلايا داخل الخزان حيث تنتج عوامل الباراكرين التي تعزز الشفاء في أنسجة القلب التالفة، وتشرح كلوديا فاريلا طالبة دكتوراه في قسم العلوم والتكنولوجيا في جامعة هارفارد – معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا : ” رأينا أن المجموعات التي استعانت بجهازنا قد استعادت بعض وظائف القلب “، وكانت القلوب التي تلقت جرعات متعددة من الخلايا عن طريق العلاج أكثر وظيفة قلبية من أولئك الذين تلقوا فقط حقنة واحدة أو لم يتلقوا علاج على الإطلاق .
تحديد الجرعة المثالية
قدرات Therepi تتجاوز معالجة أمراض القلب، وبما أنه يتيح الفرصة لتوصيل جرعات متعددة وموضعية، يمكن استخدامه كأداة لتحديد الجرعة الصحيحة المناسبة لمجموعة من الشروط، يقول روش : ” نأمل في استخدام الجهاز نفسه كأداة بحث لمعرفة المزيد حول نظام جرعات الأدوية الأمثل “، ولأول مرة ، يمكن للباحثين الحصول على فرصة لتتبع عدة عبوات من العلاجات المحلية مع مرور الوقت للمساعدة في تحديد أفضل فترات الجرعات ومقدار الجرعة، ويضيف وايت : ” كصيدلي أنا متحمس لبدء البحث عن أفضل جرعة، ومتى يكون أفضل وقت لتقديمها بعد نوبة قلبية، وكم من الجرعات اللازمة لتحقيق التأثير العلاجي المطلوب ” .
استخدام الجهاز الجديد لأجزاء أخرى من الجسم
بينما كان الفريق يركز على كيفية عمل Therepi للتخفيف من آثار أمراض القلب، اكتشفوا أنه يمكن استخدام الجهاز في أجزاء أخرى من الجسم، من خلال تحسين تصميم وضبط المواد المستخدمة لبناء الخزان، ويمكن استخدام Therepi لمجموعة واسعة من الأمراض والمشاكل الصحية، تقول فاريلا : ” إن الجهاز عبارة عن منصة يمكن تصميمها خصيصا لأنظمة أجهزة مختلفة وظروف مختلفة، إنه مثال رائع على كيف يمكن أن تساعد الأبحاث المتداخلة التي تبحث في كل من الأجهزة والعلاجات البيولوجية في التوصل إلى طرق جديدة لعلاج المرض ” .
