الجيل الجديد لأجهزة تنظيم ضربات القلب: استخدام خلايا يُتحكم بها ضوئيًّا لتصحيح ضربات القلب غير الاعتياديّة

الباحثون الرئيسيّون

بروفيسور كريس دينينغ ، جامعة نوتنغهام

بروفيسور ليئور غيبستين ، التخنيون – معهد إسرائيل للتكنولوجيا

نظرة عامّة 

يُعتبر مرض القلب والأوعية الدموية سببًا رئيسيًّا وفاة نحو 175,000 شخصٍ حول العالم ممن يعانون من نوبات قلبيّة كلّ سنة في المملكة المتّحدة. أحد أكثر العلاجات الواعِدة للسكتة القلبيّة هو تنمية عضلات قلب جديدة باستخدام تكنولوجيات الخلايا الجذعيّة التي يمكن زرعها داخل القلب وتحسين طاقته على الضخّ.

في هذا المشروع، قام بروفيسور دينينغ وبروفيسور غيسبين بتعديل خلايا جذعيّة خاصّة، تُدعى خلايا جذعيّة بشريّة متعدّدة القدرات المستحثّة، أو hiPSCs، لدراسة سلوك القلب، خصوصًا عندما يتعرّض عمل القلب إلى ضررٍ بسبب ظروفٍ جينيّةٍ حادّة مثل اعتلال عضلة القلب الضخامي. بعدها، استخدم الباحثان مَجاهر قويّة وألغوريثمات حاسوب لتبيين أنّ الخلايا التي فيها طفرة جينيّة تنطوي على اضطرابات في إيقاع الضربات، انقباض ووظيفيّة الكالسيوم. على نحوٍ مهمّ، اعتادَت الأبحاث على إظهار أنّ دمج الأدوية التي اختُبرَت سابقًا في العيادة كان ناجحًا في استرجاع إيقاع القلب الطبيعي.

في دراساتٍ إضافيّة، دمجت الأبحاث تكنولوجيا hiPSC مع منهجيّة حديثة، عِلم البصريّات الوراثي، الذي يستخدم بروتينات حسّاسة للضوء لتعديل الخصائص الكهربائيّة للأنسجة باستخدام الضوء، من خلال التركيز على الدماغ بشكلٍ أساسيّ. بيّنت الأبحاث القدرة على استخدام الضوء لضبط وتيرة نموذج النسيج القلبيّ المُهندَس نسيجيًّا والذي يتألف من خلايا hiPSC مُشتقة من خلايا أوعية دموية (وتيرة البصريّات الوراثيّة) ومزامَنة نمط الضربات (علاج المزامنة العِلميّة البصريّة الوراثيّة). أخيرًا، بيّنت الدراسات القدرة على توليد نموذج اضطراب قلبي سريع وغير منتظم والقدرة على تحويله إلى إيقاع عادي من خلال توصيل الضوء (الرجفان البصري الوراثي).