پژوهشگران کانادایی موفق شده‌اند برای نخستین‌بار مدلی کوچک‌مقیاس از بطن چپ قلب انسان را با استفاده از سلول‌های زنده قلب، در محیط آزمایشگاهی رشد دهند؛ مدلی که نه‌تنها توانایی تپیدن دارد، بلکه می‌تواند مایعات را نیز پمپ کند.
این دستاورد، حاصل تلاش تیمی از دانشمندان دانشکده علوم کاربردی و مهندسی دانشگاه تورنتو است و به گفته آن‌ها، راه تازه‌ای برای مطالعه بیماری‌های قلبی و آزمایش درمان‌های نوین در اختیار پژوهشگران قرار می‌دهد.
بطن چپ قلب وظیفه دارد خون تازه و اکسیژن‌دار را به داخل آئورت و از آنجا به سراسر بدن پمپاژ کند. بازسازی عملکرد این بخش از قلب در محیط آزمایشگاهی، تاکنون به‌دلیل پیچیدگی ساختار و حرکات آن، دشوار بود، اما اکنون پژوهشگران توانسته‌اند مدلی بسازند که تا اندازه‌ای به این عملکرد واقعی نزدیک است.
در این مدل، هر بار که بطن آزمایشگاهی منقبض می‌شود، می‌توان حجم مایعی را که به بیرون رانده می‌شود، اندازه‌گیری کرد. همچنین می‌توان فشار مایع پمپاژشده را نیز ثبت کرد. چنین امکان‌هایی که در مدل‌های پیشین تقریباً وجود نداشت، می‌تواند به مطالعه دقیق‌تری از عملکرد قلب و تأثیر داروها منجر شود؛ بدون نیاز به جراحی‌های تهاجمی یا آزمایش روی حیوانات.
یکی از موانع همیشگی در بازسازی اندام‌های زیستی، پیچیدگی هندسی آن‌هاست. سلول‌های انسانی در محیط دوبعدی، مانند ظروف کشت آزمایشگاهی، به‌راحتی رشد می‌کنند اما این رشد، شباهتی به ساختارهای پیچیده سه‌بعدی بدن ندارد. برای غلبه بر این چالش، تیم پژوهشی از داربست‌های زیست‌سازگار پلیمیری استفاده کرده که دارای شیارها و ساختارهای مشبک بوده و سلول‌های ماهیچه‌ای قلب روی آن‌ها کاشته می‌شوند.
سلول‌ها به مرور رشد کرده و یک بافت زنده را تشکیل می‌دهند. داربست زیرین نیز باعث می‌شود تا جهت‌گیری سلول‌ها مشابه با قلب واقعی باشد. پژوهشگران همچنین با بهره‌گیری از پالس‌های الکتریکی توانسته‌اند ضربان این بافت مصنوعی را کنترل کنند.
مدل ساخته‌شده از سه لایه تشکیل شده است؛ در حالی که بطن چپ واقعی، دارای یازده لایه بافتی است که در جهت‌های متفاوتی قرار گرفته‌اند. این تفاوت جهت‌گیری باعث می‌شود در هنگام تپش، لایه‌های عضلانی نه‌تنها منقبض شوند بلکه به‌طور مارپیچی بپیچند؛ حرکتی که به عملکرد مؤثر قلب در پمپاژ خون کمک می‌کند.
در حال حاضر، فشار تولیدشده در این مدل آزمایشگاهی، حدود پنج درصد فشار خروجی یک قلب واقعی است. اما به گفته محققان، همین میزان نیز در نوع خود موفقیت‌آمیز است. گام‌های بعدی پژوهشگران شامل افزایش تراکم سلول‌ها، توسعه شبکه‌های عروقی درون بافت و حذف یا کوچک‌سازی داربست‌هاست؛ چرا که قلب طبیعی فاقد چنین ساختارهایی است.
به باور این تیم، ساخت یک قلب کامل با روش مهندسی معکوس در آینده نزدیک ممکن نخواهد بود؛ اما هر گام کوچک در این مسیر، مدلی کارآمدتر و دقیق‌تر برای استفاده پزشکان و دانشمندان سراسر جهان فراهم خواهد کرد.