كشف باحثون من الجامعة الوطنية في سنغافورة (NUS) عن إمكانية إبطاء أو حتى عكس بعض آثار شيخوخة القلب باستخدام مادة حيوية تم تطويرها في المختبر، نشرت الدراسة في مجلة Nature Materials، ويمكن أن تمهد الطريق لعلاجات جديدة تعيد شباب القلب من خلال تعديل البيئة الخلوية المحيطة به بدلاً من الخلايا نفسها.
البيئة الخلوية للقلب مفتاح لفهم شيخوخته
ركز الفريق البحثي على المصفوفة خارج الخلية (ECM)، وهي الإطار المعقد الذي يدعم خلايا القلب ويحيط بها، وتتكون هذه الشبكة من البروتينات ومكونات أخرى تساعد في تثبيت الخلايا وإرسال إشارات كيميائية تنظم وظائفها.
ومع تقدم العمر تصبح المصفوفة خارج الخلية أكثر صلابة ويتغير تركيبها الكيميائي، مما يؤدي إلى نشاط ضار في خلايا القلب، مثل التندب وفقدان المرونة وضعف الوظيفة.
تقول الأستاذة المساعدة جينيفر يونغ قائدة الفريق: "إن معظم أبحاث الشيخوخة تركز على تغيرات الخلايا، لكن دراستنا تبحث في تأثير تغيرات المصفوفة خارج الخلية على شيخوخة القلب."
فك لغز شيخوخة القلب
وللبحث في تأثير صلابة المصفوفة خارج الخلية مقابل الإشارات الكيميائية، طور الفريق مادة هجينة تسمى DECIPHER، وهي مزيج من أنسجة القلب الطبيعية وهلام صناعي يحاكي خصائص المصفوفة خارج الخلية.
ويوضح أفيري روي صن طالب الدكتوراه والمشارك في البحث: "إن DECIPHER تمكن الباحثين من التحكم في صلابة المادة والإشارات الكيميائية بشكل مستقل، وهو ما لم يتحقق من قبل في أنظمة الأنسجة الطبيعية."
وعند وضع خلايا قلبية مسنة على سقالات DECIPHER التي تحاكي بيئة "شابة"، لوحظ أن الخلايا استعادت سلوكا يشبه الخلايا الأصغر سنا، حتى مع بقاء المادة صلبة كما أظهرت التحليلات تغيرات في نشاط آلاف الجينات المرتبطة بالشيخوخة ووظيفة الخلايا.
علاجات جديدة تستهدف بيئة القلب
وأظهرت النتائج أن الإشارات الكيميائية الشابة أكثر تأثيرا من صلابة الأنسجة في تجديد خلايا القلب المسنة، بينما تتأثر الخلايا الشابة بكلا العاملين، وتضيف يونغ: "حتى مع صلابة الأنسجة فإن الإشارات الكيميائية الشابة كافية لدفع الخلايا المسنة نحو حالة أكثر صحة. وهذا يفتح الباب لعلاجات جديدة تستهدف المصفوفة خارج الخلية لتحسين صحة القلب مع التقدم في العمر."
كما يمكن تطبيق هذه التقنية على أعضاء أخرى مثل الكلى والجلد، وحتى في دراسة أمراض مثل التليف والسرطان، حيث تلعب البيئة الميكانيكية دورا رئيسيا في سلوك الخلايا.