أنتوني أتالا: طباعة كلية بشرية

في الواقع هناك ازمة صحية كبرى هذه الأيام تتمثل في نقص الأعضاء. صحيح أننا أصبحنا نعيش فترات أطول. فقد تحسن الطب كثيراً وأطال من معدلات بقائنا. والمشكلة هي، أنه كلما كبرنا في السن، تميل أعضائنا إلى الفشل بشكل أكبر. ولذا ففي الوقت الحالي لا يوجد القدر الكاف من الأعضاء لتغطية الحاجة. في الواقع، في العشرة أعوام الماضية، تضاعف عدد المرضى المحتاجين لزراعة أعضاء، بينما في الوقت ذاته، بالكاد ارتفع العدد الفعلي لعمليات الزرع. لذا فتلك أصبحت أزمة صحية عامة.

وهنايأتي دور مجالنا هذا والذي ندعوه بمجال الطب التجددي. وهو يشتمل على العديد من المجالات الأخرى. يمكنك أن تستخدم سقالات، خامات حيوية -- وهذه تبدو كقطعة القماش من قميصك -- ولكنها من خامات معينة يمكنك بالفعل زراعتها داخل المرضى وستنجح وتساعد خلاياك على التجدد. أو يمكننا استخدام الخلايا فقط، سواء خلاياك أنت أو نوع آخر من تجمعات الخلايا الجزعية. أو يمكننا استخدام الاثنين؛ في الواقع يمكننا استخدام الخامات الحيوية والخلايا معاً. وهذه هي المرحلة التي وصل إليها مجالنا.

ولكن في الواقع هذا المجال ليس بجديد. من المثير للاهتمام، هذا الكتاب نشر في عام 1938. عنوانه "زراعة الأعضاء". الكاتب الأول، اليكسيس كاريل، حاصل على جائزة نوبل. ولقد ابتكر بالفعل بعض الوسائل التكنولوجية المستخدمة اليوم في خياطة الأوعية الدموية. وفي الواقع، بعض مخططات الاوعية الدموية التي نستخدمها اليوم، صممها اليكسيس. ولكنني أود أن تنتبهوا للمؤلف المساعد: تشارلز ليندبرج. هذا هو تشارلز ليندبرج نفسه الذي قضى ما تبقى من حياته يعمل مع اليكسيس في معهد روكيفيلر في نيويورك في مجال زراعة الأعضاء.

إذاً بما أن هذا المجال موجود منذ وقت طويل، لم إذاً لم يحدث تطور عملي إكلينيكي ملموس؟ وفي الحقيقة، يرجع هذا للعديد من التحديات المختلفة. ولكن لأعدد ثلاثة من هذه التحديات، الأول في الواقع هو تصميم الخامات التي يمكن زرعها في الجسم والتي تدوم لأطول فترة ممكنة. مع التقدم الذي وصلنا له اليوم، يمكننا أن نفعل ذلك بسهولة إلى حد ما. التحدي الثاني كان الخلايا. لم يكن في مقدورنا الحصول على ما يكفي من خلاياك لنزرعها خارج جسدك. وعلى مر العشرين سنة الماضية، تمكنا من حل هذا الأمر بشكل أساسي, يستطيع العديد من العلماء الآن، أن يزرعوا مختلف أنواع الخلايا -- هذا بخلاف الخلايا الجذعية. ولكن حتى الآن، في 2011، لا تزال هناك بعض أنواع الخلايا التي لا يمكننا زرعها خارج المريض. خلايا الكبد، الخلايا العصبية، الخلايا البنكرياسية -- حتى الآن لا يمكننا زراعتها خارج الجسم. والتحدي الثالث هي الأوعية الدموية، أي إمداد العضو أو النسيج بالدم ليصبح في إمكانه الاستمرار بعدما نقوم بتجديده.

إذاً ففي إمكاننا الآن استخدام الخامات الحيوية. هذه في الواقع إحدى الخامات الحيوية. يمكننا حياكتها، خياطتها أو جعلها كما ترون هنا. هذه في الواقع آلة صنع غزل البنات (الحلوى القطنية). لقد رأيتم الرشاش يعمل. كان هذا مثل ألياف غزل البنات لتصنع هذا التركيب، هذا التركيب الأنبوبي، وهو الخام الحيوي والذي يمكننا استخدامه لنساعد جسدك على التجدد باستخدام خلاياك نفسها لتحقيق ذلك. وهذا هو بالضبط ما فعلناه هنا.

هذا في الواقع مريض أتى بعضو ميت، ثم صنعنا واحدة من هذه الخامات الحيوية الذكية، واستخدمنا هذه الخامات الحيوية الذكية لتستبدل وتصلح عضو المريض التالف. ما فعلناه في الواقع كان أننا استخدمنا الخامة الحيوية كجسر لتتمكن خلايا العضو من عبور هذا الجسر، إذا أردتم القول، لتعمل على ملء الفراغ وتجدد هذا النسيج. وترون المريض الآن بعد ستة أشهر في أشعة تريكم الأنسجة المتجددة، والتي تراها وقد تجددت بشكل كامل عندما تحللها تحت الميكروسكوب. يمكننا كذلك استخدام الخلايا وحدها. هذه في الواقع خلايا تحصلنا عليها. هذه هي خلايا جذعية صنعناها من مصادر معينة، ويمكننا دفعها لتصبح خلايا قلبية. وتبدأ في النبض وهي مزروعة. أي أنها تعلم ما ينبغي عليها فعله. هذه الخلايا تعرف وراثياً وظيقتها، وتبدأ معاً في النبض. اليوم، تستخدم تجارب إكلينيكية عديدة أنواعاً مختلفة من الخلايا الجذعية في علاج أمراض القلب. إذاً يطبق هذا الآن في المرضى بالفعل.

أما إذا أردنا استخدام خامات أكبر لاستبدال أعضاء أكبر، يمكننا حينها استخدام خلايا المريض نفسه، أو بعض تجمعات الخلايا، والخامات الحيوية، أي السقالات، كلاهما معاً. إذاً فالمبدأ هنا هو: إذا كان لديك بالفعل عضو ميت أو معطوب، سنأخذ قطعة صغيرة جداً من هذا النسيج، أقل من نصف حجم طابع البريد. ثم نقوم بفصل هذه الخلايا عن بعضها البعض، ونقوم بزراعتها خارج الجسم. ثم نأخذ السقالة، أي الخامة الحيوية، مرة أخرى، الذي يبدو كقطعة من قميصك أو بلوزتك. ثم نقوم بتشكيل هذه الخامة، ومن ثم نستخدم هذه الخلايا لتصنع هذه الخامة طبقة تلو الأخرى -- كأننا نخبز كعكة ذات طبقات لو أردت القول. ثم ندخلها في جهاز يشبه الفرن، ونتمكن بذلك من صنع هذا الهيكل ثم نخرجه. في الواقع هذا صمام قلبي قمنا بهندسته. ويمكنكم هنا أن تروا هيكل صمام القلب الذي طليناه بعد ذلك بالخلايا، ثم قمنا بتمرينه. فترون هنا شرفاته وهي تنفتح وتنغلق -- شرفات صمام القلب والذي يستخدم حالياً تجريبياً حتى يتم إجراء المزيد من الدراسات عليه.

تقنية أخرى قمنا بتطبيقها بالفعل مع المرضى تتضمن في الواقع المثانة. نأخذ قطعة صغيرة للغاية من مثانة المريض -- أقل من نصف حجم طابع البريد. ثم نقوم بزرع الخلايا خارج الجسم، ناخذ السقالة، ونغطيها بالخلايا -- خلايا المريض نفسه، نوعين مختلفين من الخلايا. ثم نضعها في جهاز يشبه الفرن. يوفر نفس الظروف الموجودة داخل جسم الإنسان -- 35 درجة مئوية، 95 بالمائة أكسجين. بعدها ببضعة أسابيع، سيصبح معك العضو الذي تمت هندسته الذي يمكن لنا أن نقوم بزراعته مرة أخرى في المريض. لهؤلاء المرضى بالتحديد، نقوم فقط بخياطة هذه الخامات. نقوم باستخدام تحليل تخيلي ثلاثي الأبعاد، ولكننا في الواقع صنعنا هذه الخامات الحيوية يدوياً.

ولكن الآن لدينا طرق أفضل لصنع هذه الهياكل باستخدام الخلايا. الآن نستخدم نوع من التكنولوجيا، حيث نستخدم مع الأعضاء المصمتة، مثلاً، كالكبد، ما نفعله هو أن نستخدم الأكباد الملقاة جانباً. كما تعرفون هناك المثير من الأعضاء يتم إلقائها جانباً، دون أن تستخدم. إذاً، يمكننا أن نأخذ هياكل هذه الأكباد، والتي لن تستخدم في شيء آخر، ومن ثم نضعها في جهاز يشبة الغسالة يسمح بإزالة الخلايا الكبد. وبعدها بأسبوعين، يصبح لديك شيء يشبه الكبد. يمكنك أن تمسكها كما تمسك الكبد، ولكنها خالية من الخلايا؛ إنها مجرد هيكل الكبد. بعد ذلك نقوم بإعادة ملء الكبد بالخلايا، محافظين على تفرعات الأوعية الدموية. إذا فنحن نتخلل تفرعات الأوعية الدموية أولاً بخلايا الأوعية الدموية الخاصة بالمريض نفسه، ثم بعدها نملأ النسيج البارينشيمي بالخلايا الكبدية. ولقد تمكنا مؤخراً فقط من عرض طريقة صنع نسيج كبدي بشري في الشهر الماضي وحسب باستخدام هذه التقنية.

من التقنيات الأخرى التي استخدمناها في الحقيقة هي الطباعة. في الواقع هذه طابعة مكتبية نفاثة للحبر، ولكن بدلاً من استخدام الحبر، نستخدم الخلايا. ويمكنكم أن تروا هنا الرأس الطابعة وهي تتحرك وتطبع هذا التركيب، ويستغرق الأمر حوالي 40 دقيقة لتطبعه. ثم هناك الرافعة ثلاثية الأبعاد التي تنخفض طبقة بطبقة كلما تحركت الرأس الطابعة. وفي النهاية يمكنك إخراج التركيب. يمكنك أن تخرج ذلك التركيب من الطابعة وتقوم بزراعته. هذه في الواقع قطعة من العظم والتي سأريكم في شريحة العرض هذه أنها صنعت باستخدام طابعة مكتبية وتم زراعتها كما ترون هنا. كل هذا عظم جديد تمت زراعته باستخدام هذه التقنيات.

أحد صور التكنولوجيا الأكثر تقدماً في الوقت الحالي، الجيل الجديد من التكنولوجيا لدينا، هي الطابعات الأكثر تعقيداً. هذه الطابعة على وجه التحديد، التي نعمل حالياً في تصميمها نستخدمها في الحقيقة لنطبع مباشرة في المريض. إذاً فما ترونه هنا -- أعرف أن الأمر يبدو غريباً، ولكن هذه هي طريقة عملها. لأنه في الواقع، ما تقوم بفعله هو أنك تبقي المريض المصاب على السرير، ثم تحضر ماسحاً ضوئياً، يشبه في الأساس الماسح الضوئي المسطح. هذا هو ما ترونه هنا على اليمين؛ ترون تكنولوجيا تستخدم الماسح الضوئي تقوم أولاً بمسح الجرح على المريض ثم تعود بعد ذلك بالرؤوس الطابعة لتقوم في الواقع بطباعة الطبقات التي تطلبها على المريض نفسه.

هذه طريقة عمله بالفعل. ها هو الماسح الضوئي يدخل ويقوم بمسح الجرح. وبمجرد مسحه بالكامل، يقوم بإرسال البيانات عن طبقات الخلايا المطابقة والمكان اللازم لها. والآن سترون هنا عرضاً لكيف يتم ذلك في الواقع على جرح تمثيلي. نقوم بذلك حقيقة باستخدام جل، بحيث تتمكن من رفع المادة الهلامية. إذاً بمجرد وضع تلك الخلايا في المريض ستلتصق في المكان اللازم لها. وهذه في الواقع تكنولوجيا جديدة لا تزال تحت التطوير.

نعمل كذلك حالياً على تطوير طابعات أكثر تعقيداً. لأنه في الواقع، التحدي الأكبر أمامنا هي الأعضاء المصمتة. لا أعرف إذا كنتم تدركون ذلك، ولكن 90% من المرضى على قائمة الزرع هم في الواقع ينتظرون كلية. ويموت المرضى يومياً لأنه لا يوجد لدينا ما يكفي من الأعضاء لتغطي الحاجة. إذاً فهذا يمثل تحدياً أكبر -- عضو كبير، وعائي، مزود بالكثير من الأوعية الدموية، ويحتوي على الكثير من الخلايا. إذاً فالاستراتيجية هنا هي -- هذا في الواقع، جهاز فحص بالأشعة مقطعية -- ونستمر طبقة بطبقة، باستخدام تحليل قياسي (مورفومتري)بالتصوير المحوسب وإعادة الهيكلة ثلاثية الأبعاد حتى نصل إلى كُلى المريض نفسه. ثم نقوم بتصوير تلك الكلى، بالدوران 360 درجة لتحليل الكلى بكامل خواصها القياسية والحجمية، ومن ثم نقوم بأخذ هذه المعلومات وندخلها في صورة محوسبة تصلح للطباعة. بعدها نستعرض العضو بأكمله طبقة طبقة محللين كل طبقة من طبقاته هذه. وبعدها يمكننا إرسال هذه البيانات، كما ترون هنا، عبر الكمبيوتر ونقوم بالفعل بتصميم العضو خصيصاً للمريض. هنا ترون الطابعة نفسها. وهذا يعرض عملية الطباعة الفعلية.

في الحقيقة، لقد أحضرنا الطابعة هنا. إذاً طوال حديثنا اليوم، كان في إمكانكم رؤية الطابعة هنا في الخلفية، وراء الكواليس. هذه هي الطابعة الفعلية الآن، وقد كانت تقوم بطباعة هيكل الكلية الذي ترونه هنا. تستغرق طباعة الكلية حوالي سبع ساعات، إذا فهذه الكلية بعد مرور ثلاث ساعات فقط. وسيأتي د.كانج إلى خشبة المسرح الآن، وسنريكم إحدى هذه الكلى المطبوعة بالفعل التي قمنا بطباعتها في وقت سابق من اليوم. سأضع هذه القفازات. شكراً لك. عد إلى الخلف. إذاً، هذه القفازات صغيرة بعد الشيء، ولكن ها هي. يمكنكم بالفعل رؤية هذه الكلية التي تمت طباعتها مبكراً هذا اليوم.

(تصفيق)

لها قوام متماسك قليلاً. هذا هو د.كانج الذي يعمل معنا في هذا المشروع، وهو جزء من فريقنا. شكراً لك د.كانج، أقدر لك هذا.

(تصفيق)

إذاً فهذا في الواقع جيل جديد. هذه في الحقيقة هي الطابعة، هذه التي ترونها على المسرح. وهي في الواقع تكنولوجيا جديدة نعمل على تطويرها حالياً. في الحقيقة، أصبح لنا الآن باعاً طويلاً في هذا المجال. وسوف أشارك معكم مقطع فيديو يريكم التقنيات التي بدأنا في استخدامها مع المرضى منذ فترة.

وهو في الواقع مقطع قصير للغاية -- حوالي 30 ثانية فقط -- لمريض تلقى بالفعل عضو جديد.

(فيديو) لوك ماسيلا: كنت مريضاً للغاية. كنت بالكاد أقوى على مغادرة الفراش. لم أكن مداوماً بالمدرسة. كان وضعاً سيئاً للغاية. لم أستطع الخروج للعب كرة السلة وقت الراحة المدرسية دون أن أشعر كأنني على وشك الإغماء عند عودتي للداخل. شعرت بالسقم الشديد. كانت في انتظاري حياة ممتلئة بغسيل الكلى، ولا أقدر حتى على التفكير فيما كانت ستؤول إليه حياتي لو استمريت بهذا الوضع. لذا بعد الجراحة، تحسنت الحياة كثيراً بالنسبة لي. أصبحت قادراً على فعل المزيد من الأشياء. أصبحت قادراً على المصارعة في المدرسة الثانوية. أصبحت كابتن الفريق، وكان هذا أمراً رائعاً. أصبحت فتىً طبيعياً بين أصدقائي. ولأنهم استخدموا خلاياي نفسها لبناء هذه المثانة، فإنها ستظل معي، ستبقى معي طول حياتي، فهكذا لا ينقصني شيء.

(تصفيق)

خوان إنريكيز: أحياناً ما تنجح هذه التجارب، ومن الرائع أن تنجح. لوك، اصعد من فضلك.

(تصفيق)

إذاً لوك، قبل ليلة أمس، متى كانت آخر مرة رأيت فيها توني؟

لوك: منذ عشرة أعوام، عندما أجريت لي الجراحة -- ومن الرائع أن أراه مجدداً.

(ضحك)

(تصفيق)

خوان: أخبرنا المزيد عما تفعله.

لوك: حسناً، انا الآن أدرس في جامعة كونيتيكت. أنا طالب في السنة الثانية وأدرس الاتصالات والتليفزيون ووسائل الإعلام. وأحاول بشكل عام أن أعيش حياتي كأي فتىً طبيعي، وهو ما طالما رغبت فيه. ولكن كان من الصعب أن أفعل ذلك، لأنني ولدت بمرض الصلب المشقوق كان لدي قصور في عمل الكليتين والمثانة. ولقد مررت بحوالي 16 جراحة، وكان الأمر يبدو مستحيلاً بعدما أصابني الفشل الكلوي وأنا في العاشرة من عمري. ثم أتت هذه الجراحة وهي ما جعلتني ما أنا عليه اليوم ولقد أنقذت حياتي.

(تصفيق)

خوان: وهل قام توني بإجراء المئات من هذه العمليات؟

لوك: مما أعرفه، أنه يعمل بجد بالغ في معمله ويحصل على نتائج مجنونة. أعرف أنني من أول 10 أشخاص أجريت لهم هذه الجراحة. وعندما كنت في العاشرة، لم أكن أدرك مدى روعة هذا الأمر. كنت طفلاً صغيراً، وكنت أقول، "حسناً، أوافق، سأجري هذه العملية." (ضحك) كل ما أردت هو أن أصبح أفضل، ولم أكن أدرك مدى روعة الأمر حتى الآن، بعدما نضجت وأرى الأشياء العظيمة التي يقوم بها.

خوان: عندما جاءك هذا الاتصال فجأة -- توني خجول حقاً، ولقد تطلب الأمر الكثير من الإقناع لإقناع شخص في تواضع توني بأن يسمح لنا بإحضار لوك. إذاً لوك، فقد ذهبت إلى أساتذة الاتصالات خاصتك -- مادة تخصصك هي الاتصالات -- وطلبت منهم الإذن بالحضور إلى تيد، والذي قد يكون له بعض العلاقة بمجال الاتصالات، فماذا كانت ردة فعلهم؟

لوك: معظم أساتذتي تحمسوا جداً للموضوع، وقالوا، "لا تنسى الصور، وأرينا بعض مقاطع الفيديو على الإنترنت" و "أنا سعيد لأجلك." بعضهم كان عنيداً قليلاً، ولكن كان علي إقناعهم. فأخذتهم جانباً واقنعتهم.

خوان: حسناً، كان شرف لي أن ألتقي بك. شكراً جزيلاً لك. (لوك: شكراً لك.)

خوان: شكراً لك، توني.

(تصفيق)