علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Researchers find drug that enables healing without scarring
(CHRISTOPHER VAUGHAN – بقلم: كريستوفر فاوغان)
ملخص المقالة:
كل شخص – تقريبًا – لديه نوع من الندبة، ويتم إنتاج ما يقرب من 50-80 مليون ندبة جديدة عن طريق الجراحة في الولايات المتحدة، والعديد من الندبات تنتج عن الحوادث. وتشير التقديرات إلى أن 45٪ من الأمريكيين يموتون من مرض ينطوي على تندب بشكل ما. والتندب ليس مجرد مشكلة تجميلية، فنسيج الندب ليس به بصيلات شعر ولا غدد عرقية وهو غير مرن وأضعف من الجلد. ويمكن أن تحد الندوب من القدرة على الحركة والتكيف مع درجات الحرارة المتغيرة. وقد اكتشف باحثون في جامعة ستانفورد سبب حدوث التندب وأن التوتر أثناء إصلاح الجلد يلعب دورًا مهمًا في التندب، وحددوا آلياتِ تشكلِ الندبات في الجلد، واكتشفوا أيضًا أن التدخل مع إشارات جزيئية معينة أثناء الشفاء يمكن أن ينتج نسيجًا لا يمكن تمييزه عن الجلد الطبيعي. ووجدوا أن عقار فيرتيبورفين (verteporfin)، حقق نتائج مذهلة ومثيرة، والتأم الجلد طبيعيًا تمامًا، وبنفس قوة الجلد المجروح. ومن المحتمل أن تُعَالَج بنفس الطريقة العديدُ من الأمراض الأخرى، مثل تليف الكبد، والحروق، والالتصاقات البطنية، وتصلب الجلد، والتندب في أنسجة القلب بعد نوبة قلبية.
( المقالة )
حدد باحثون آلياتِ تشكلِ الندبات في الجلد، وأظهروا في الفئران طريقة لجعل الجروح تلتئم بالجلد الطبيعي بدلاً من النسيج الندبي.
وهناك سؤال بسيط من مرشد – لماذا نتندب بعد إصابة أو شق جراحي؟ – عيّن الدكتور مايكل لونغاكر، في مهمة استمرت 34 عامًا للحصول على إجابة.
والآن، وجد جراح كلية طب جامعة ستانفورد وزملاؤه الجواب. واكتشفوا أيضًا أن التدخل مع إشارات جزيئية معينة أثناء الشفاء يمكن أن ينتج نسيجًا لا يمكن تمييزه عن الجلد الطبيعي.
وتم نشر ورقة علمية تصف بحثهم في 23 أبريل في نشرة العلوم (Science). وكان طالب دكتوراه في الطب بجامعة ستانفورد، شاميك ماستشراك، هي المؤلف الرئيسي. وكل من البروفيسور لونغايكر، أستاذ “دين پي ولويس ميتشل” في كلية الطب، والبروفيسور جيفري غورنتر ، أستاذ “جونسون آند جونسون” المتميز في الجراحة الثانية، من كبار المؤلفين.
ولدى كل شخص تقريبًا نوع من الندبة. ويقدر البروفيسور لونغايكر أنه في كل عام في الولايات المتحدة، يتم إنتاج ما يقرب من 50-80 مليون ندبة جديدة عن طريق الجراحة، والعديد من الندبات تنتج عن الحوادث. والتندب ليس مجرد مشكلة تجميلية: نسيج الندب ليس به بصيلات شعر ولا غدد عرقية وهو غير مرن وأضعف من الجلد. ويمكن أن تحد الندوب من قدرة أجسامنا على الحركة والتكيف مع درجات الحرارة المتغيرة. وقال لونغايكر، وهو أيضًا المدير المشارك لمعهد بيولوجيا الخلايا الجذعية والطب التجديدي: “لا يوجد حاليًا أي دواء أو استراتيجية جزيئية لمنع أو عكس العملية الليفية لتكوين الندبة”.
وبدأ بحث البروفيسور لونغايكر في عام 1987 عندما كان في الدورات الجراحية كباحث ما بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا – سان فرانسيسكو. وكان أيضًا باحثًا في مختبر جراح جامعة كاليفورنيا – سان فرانسيسكو مايكل هاريسون، الذي كان يجري جراحة منقذة للحياة على الأجنة. وطلب هاريسون من لونغايكر التحقيق في سبب شفاء الجروح على جلد الأجنة دون تندب، بينما تترك الجروح على جلد الأطفال والبالغين ندوبًا.
وقال لونغايكر: “شغلني هذا السؤال لمدة عام، وأصبح أربع سنوات، وتحول إلى عقود”. وتابع: “منذ ذلك الحين، توسع بحثي ليشمل العديد من المجالات الأخرى، لكن محاولة فهم تكوين الندبة كانت دائمًا مجال اهتمام نشط”.
مادة مانعة للتسرب سريعة
“وتتشكل الندوب لأنها تختم فتحة في الجلد بسرعة أكبر من الجلد الطبيعي يمكن أن ينمو” كما يقول لونغايكر. وتابع: “إذا شفيت ببطء، فقد تصاب بعدوى أو تنزف حتى الموت. الندبة هي بقعة لحام – فهي تغطي الجرح بسرعة، لكنها تعرض الشكل والوظيفة للخطر”. وأضاف: “اعتمادًا على مكان تشكل الندبة، قد لا يتمكن الناس من ثني أكواعهم أو إغلاق أعينهم أو فتح أفواههم كثيرًا. لكن في عصر ما قبل الحداثة، كان هؤلاء الناس أكثر قابلية للعيش، حتى مع مثل هذه الإعاقات”.
لاحظ كل من البروفيسورغورتنر والبروفيسور لونغايكر أن التوتر أثناء إصلاح الجلد يلعب دورًا مهمًا في التندب. وقد رأى البروفيسور لونغايكر كيف أحدث التوتر فرقًا في الجروح الجراحية. وقال: “في وقت مبكر من نمو الجنين، عندما لا تؤدي إصابة الجلد إلى حدوث ندبات، يكون جلد الجنين هلاميًا وليس لديه حقًا ‘الشد’ الذي نربطه بالجلد. في الطرف الآخر من حياتنا، إذا تعرض شخص يبلغ من العمر 95 عامًا للكثير من أشعة الشمس وكان جلده مرتخيًا، يكون تكوين الندوب ضئيلًا لأنه لا يعاني من هذا التوتر في الجلد”. وأظهر لانغايكر وغورتنر أنه إذا تم خفض القوى التي تسحب على حواف شق الشفاء، فإن تشكيل ندبة يمكن أن ينخفض.
ولكن لماذا يؤدي التوتر في الجلد أثناء الشفاء إلى تكون الندبات؟ البروفيسور لونغايكر والبروفيسور غورتنر يركزان على جين يسمى “محفور engrailed” يساعد في تكوين بروتين يوجد أحيانًا في الأرومات الليفية، وهو نوع من خلايا الجلد التي تسبب التندب.
وفي سلسلة من التجارب التي أُجريت على الفئران، اكتشفوا (البروفيسور لانغايكر والبروفيسور غورتنر وزملاؤهم) أن مجموعة سكانية فرعية من الخلايا الليفية في الجلد والتي لا تعبر عادةً عن “محفورة” تبدأ في القيام بذلك أثناء التندب.
وبعد ذلك، نظروا في الدور الذي يمكن أن يلعبه الإجهاد الميكانيكي في تشغيل الجين “المحفور”. ويمكن للخلايا استشعار الضغط الميكانيكي من خلال آليات محددة جيدًا، ولكن هناك طرقًا لمنع قدرتها على القيام بذلك. وأخذ الباحثون خلايا الخلايا الليفية للفأر التي لم تعبر عن “محفور” ونموها في المختبر في ثلاث بيئات مختلفة: داخل هلام طري لا ينتج إجهادًا ميكانيكيًا في الخلايا الليفية المتنامية، وعلى طبق بلاستيكي صلب ينتج إجهاد ميكانيكي، وعلى نفس البلاستيك الذي يسبب الإجهاد ولكن في وجود مادة كيميائية تمنع إشارات الإجهاد الميكانيكي.
ووجدوا أن الخلايا الليفية التي نمت على الهلام الخالي من التوتر لم تبدأ في التعبير عن “المحفور”، ولكن الخلايا الليفية التي تنمو على البلاستيك الذي يسبب الإجهاد فعلت ذلك. وإذا أضافوا مادة كيميائية تمنع إشارات الإجهاد الميكانيكي، فإن الخلايا المزروعة على البلاستيك لا تعبر عن “المحفور”.
وعندما تم تطبيق التوتر على التئام الشقوق الجراحية في الفئران، كانت هناك زيادة في عدد الخلايا التي تظهر “محفورة” ونتج عنها ندبة أكثر سمكًا.
منع إشارات الإجهاد الميكانيكي بالأدوية
وحدد ماستشراك، المؤلف الرئيسي، عقارًا (فيرتيبورفين verteporfin)، تمت الموافقة عليه من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية لعلاج أمراض العين عن طريق منع إشارات الإجهاد الميكانيكي في الخلايا. وقام الباحثون بعمل جروح جراحية في الفئران تحت تأثير التخدير ووضعوا إجهادًا ميكانيكيًا على الجرح الذي يلتئم بينما وضعوا أيضًا فيرتيبورفين على الجرح.
وقال البروفيسور لونغايكر إن النتائج كانت مذهلة. وبدا الجلد الملتئم طبيعيًا تمامًا. وأضاف: “يجب أن يكون هناك ثلاثة أشياء لشفاء الجروح ليكون تجديدًا حقيقيًا للجلد. يحتاج الجلد إلى غدد وبصيلات شعر طبيعية، ويجب أن يكون له مظهر طبيعي تحت المجهر، ويجب أن يكون بنفس قوة الجلد الطبيعي”.
وتابع: “أول شيء صدمنا به هو كل الشعر الموجود في الجرح الملتئم. تمكنا أيضًا من رؤية الغدد الطبيعية وأظهرنا أن الجلد كان بنفس قوة الجلد المجروح”.
وطور ماستشراك خوارزمية ذكاء اصطناعي تقارن الصور المجهرية للجلد لمعرفة ما إذا كانت هناك اختلافات طفيفة لا تستطيع العين البشرية التقاطها. وكانت الخوارزمية قادرة على العثور على أي اختلافات بين الجلد الطبيعي والجلد المتجدد بمساعدة الفيرتيبورفين، كما قال البروفيسور لونغايكر.
وقال البروفيسور غورتنر: “هذه النتائج مثيرة لأننا أظهرنا أننا قادرون على التدخل ووقف الخلايا الليفية من استشعار القوة الميكانيكية عند التئام جرح جلدي. والآن نحن بحاجة إلى معرفة ما إذا كانت نفس الطريقة ستنجح في منع أنواع أخرى من الندوب”.
وأشار الى أن من المحتمل أن العديد من الأمراض الطبية الأخرى، مثل تليف الكبد، والحروق، والالتصاقات البطنية، وتصلب الجلد، والتندب في أنسجة القلب بعد نوبة قلبية، يمكن علاجها بنفس الطريقة.
وقال البروفيسور لونغايكر: “تشير التقديرات إلى أن 45٪ من الأمريكيين يموتون من مرض ينطوي على تندب بشكل ما. لذا من المحتمل أن يكون هناك المزيد من التطبيقات”.
وستكون المرحلة التالية هي العمل قبل السريري في الحيوانات الأخرى. وقال الباحثون إنه إذا نجحت هذه النتائج، فيمكن أن تتبعها تجربة سريرية.
*تمت الترجمة بتصرف
المصدر:
https://med.stanford.edu/news/all-news/2021/04/drug-enables-healing-without-scarring.html