Hydroxyapatite-Based Scaffold Combined with 2 Polydeoxyribonucleotide (PDRN) Promotes Bone Regeneration in 3 a Rat Calvarial Critical-Size Defect Model

عندما ينكسر العظم، فإن الجسم عادة ما يعرف تماماً كيفية إصلاحه؛ إذ يرسل خلايا إلى موقع الإصابة، ويبني جسراً مؤقتاً، ثم يعيد تشكيله ببطء ليصبح عظمًا قوياً وصلباً. لكن نظام الترميم الطبيعي هذا له حدود؛ فإذا فُقدت قطعة من العظم تماماً —نتيجة إصابة شديدة، أو إزالة ورم، أو عيب خلقي— لا يستطيع الجسم سد الفجوة من تلقاء نفسه، وتظل المساحة فارغة، لا يملؤها سوى نسيج ندبي ناعم، مما يترك البنية ضعيفة وغير مستقرة. لعقود من الزمن، حاول الجراحون حل هذه المشكلة عن طريق أخذ عظم سليم من جزء آخر من جسم المريض وزرعه في الفجوة. ورغم أن هذه الطريقة تنجح، إلا أنها تتطلب جراحة ثانية، وتسبب ألماً في موقع التبرع، وغالباً لا توفر مادة كافية لسد الفجوات الكبيرة. وقد دفع هذا العلماء للبحث عن بدائل اصطناعية: مواد يمكنها أن تعمل كسقالة مؤقتة، توجه خلايا الجسم لبناء العظم المفقود دون الحاجة إلى جراحة ثانية.

يكمن التحدي في إيجاد مادة تفعل أكثر من مجرد ملء الفراغ. يجب أن تكون المادة البديلة الجيدة مسامية بما يكفي للسماح للأوعية الدموية والخلايا بالنمو داخلها، ويجب أن تكون مشابهة كيميائياً للعظم الطبيعي لتشجيع الجسم على قبولها. أحد المرشحين الواعدين هو سيراميك مصنوع من الهيدروكسي أباتيت، وهو المعدن نفسه الذي يمنح عظامنا صلابتها. ومع ذلك، يمكن للسيراميك وحده أن يكون صلباً وبطيء الاندماج مع الأنسجة الحية. ولتحسين ذلك، بدأ الباحثون في خلط جزيئات بيولوجية تعمل كإشارات، تخبر الخلايا بالنمو بشكل أسرع وترميم الأنسجة بفعالية أكبر. أحد هذه الجزيئات هو البولي ديوكسي ريبونوكليوتيد (PDRN)، وهي مادة مشتقة من الحمض النووي (DNA) ثبت أنها تساعد في التئام الجروح وتحفيز تدفق الدم. وكان السؤال الكبير هو ما إذا كان الجمع بين هذه الإشارة البيولوجية ونوع محدد من سقالات العظام سيعمل بشكل أفضل من استخدام كل منهما بمفرده، وهل يؤثر ملمس السقالة نفسها على النتيجة.

وضع فريق من الباحثين في مستشفى جامعة سيول الوطنية خطة للإجابة على ذلك عبر اختبار تركيبات مختلفة في نموذج حيواني مضبوط. قاموا بعمل ثقب دائري دقيق في جمجمة ثلاثين جرذاً، وكان الثقب كبيراً بما يكفي بحيث لا يلتئم من تلقاء نفسه، مما يحاكي العيوب الصعبة ذات "الحجم الحرج" التي يواجهها المرضى البشر. قسم الباحثون الجرذان إلى خمس مجموعات: تلقت إحدى المجموعات عدم علاج، لتكون بمثابة خط أساس لإظهار ما يحدث عند عدم القيام بأي إجراء. وتلقت المجموعات الأربع الأخرى طعماً عظمياً اصطناعياً، ولكن بمكونات مختلفة. تلقت مجموعتان كتلة من المادة السيراميكية، بينما تلقت المجموعتان الأخريان نسخة من ذلك السيراميك ممزوجة بالكولاجين، وهو بروتين يشكل الإطار الناعم لعظامنا. وضمن كل زوج من المجموعات، تلقت مجموعة واحدة السيراميك وحده، بينما تلقت المجموعة الأخرى السيراميك المنقوع في محلول الـ PDRN.

على مدار ثمانية أسابيع، راقب الباحثون كيفية التئام العظم. استخدموا التصوير ثلاثي الأبعاد عالي الدقة لقياس كمية العظم الجديد المتكون بدقة لملء الثقب. وأظهرت النتائج فرقاً واضحاً بين المجموعات؛ فالجرذان التي لم تتلقَ أي علاج لم يظهر لديها سوى القليل جداً من العظم الجديد، وظل الثقب مملوءاً في الغالب بالأنسجة الناعمة. أما الجرذان التي تلقت كتل السيراميك وحدها فقد حققت نتائج أفضل، حيث ملأت حوالي نصف المساحة بعظم جديد. والجرذان التي تلقت السيراميك الممزوج بالـ PDRN حققت نتائج أفضل، ولكن التحسن الأكثر دراماتيكية جاء من المجموعة التي تلقت السيراميك المحتوي على الكولاجين والمشبع بالـ PDRN. في هذه المجموعة، ملأ العظم الجديد ما يقرب من ثلاثة أرباع الفجوة، وهي نسبة أعلى بكثير من أي مجموعة أخرى.

كما فحص الباحثون جودة العظم الجديد تحت المجهر. وفي المجموعة التي حققت أفضل النتائج، لم يكن العظم الجديد مجرد تجمع عشوائي للخلايا، بل نظم نفسه في بنية طبقية ناضجة تشبه إلى حد كبير العظم البالغ السليم. وهذا يشير إلى أن الجمع بين سقالة الكولاجين وإشارة الـ PDRN لم يكتفِ بتسريع النمو فحسب، بل ساعد العظم على النضج بشكل صحيح. ووجدت الدراسة أن الكولاجين في السقالة لعب دوراً رئيسياً على الأرجح؛ فبينما كانت كتلة السيراميك وحدها منصة جيدة لنمو العظام، بدا أن نسخة الكولاجين توفر بيئة أفضل لعمل الـ PDRN. ويبدو أن الكولاجين ساعد في تثبيت الإشارة البيولوجية في مكانها وسمح لها بالتفاعل بشكل أكثر فعالية مع الخلايا التي تحاول إعادة بناء العظم.

تشير هذه الأبحاث إلى أن نجاح علاج ترميم العظام لا يعتمد فقط على المكونات المستخدمة، بل على كيفية دمجها معاً. فمجرد إضافة جزيء شافٍ إلى سقالة قياسية لم ينتج أفضل النتائج. بدلاً من ذلك، أدى الجمع المحدد بين سقالة قائمة على الكولاق وإشارة الـ PDRN إلى إحداث تأثير تآزري، حيث كان الكل أكبر من مجموع أجزائه. وتشير النتائج إلى أنه بالنسبة لعيوب العظام الصعبة، فإن استخدام سقالة تحاكي البنية البروتينية الطبيعية للعظم، مقترنة بإشارة بيولوجية لتحفيز النمو، يمكن أن يوفر بديلاً قوياً لأخذ العظام من جسم المريض نفسه. وبينما لوحظت هذه النتائج في الجرذان وسيتطلب الأمر مزيداً من الاختبارات لتأكيد كيفية عمل ذلك في البشر، فإن الدراسة توفر مساراً واضحاً للمضي قدماً في تصميم مواد أفضل لمساعدة الجسم على التئام إصاباته الأكثر استعصاءً.