حصل باحثون في جامعة كاليفورنيا سان دييغو على تمويل يصل إلى 11.312 مليون دولار من وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة «داربا» لتطوير جيل جديد من كريات الدم الحمراء المصممة هندسيًا، في محاولة لمنح جسم الإنسان قدرة مؤقتة على التعامل بصورة أفضل مع الإجهاد.
ويستمر المشروع 3 سنوات، ويستهدف تطوير ما يُعرف باسم «Smart-RBC» أو كريات الدم الحمراء الذكية، وهي خلايا يجري تصميمها بحيث تمتلك دوائر بيولوجية قادرة على استشعار تغيرات معينة في البيئة الفسيولوجية والاستجابة لها، بما قد يؤدي مستقبلًا إلى تحسين قدرة الجسم على الاستفادة من الأكسجين وتعزيز الأداء البدني في البيئات شديدة القسوة.
كيف يمكن أن تصبح خلايا الدم «ذكية»؟
الفكرة لا تقوم على تعديل كريات الدم الحمراء الناضجة داخل جسم الإنسان، وإنما تبدأ من الخلايا السلفية المكوِّنة للدم، إذ تخطط الفرق البحثية لاستخدام تقنيات تحرير الجينات لإدخال تعديلات عليها، ثم دفعها إلى التطور إلى كريات دم حمراء تحمل البروتينات والدوائر البيولوجية المطلوبة.
وتشير وثائق «داربا» إلى أن البرنامج يسعى إلى بناء خلايا تمتلك ثلاث وظائف متكاملة: «الاستشعار، واتخاذ القرار، والفعل»، بما يسمح لها بالتفاعل مع إشارات فسيولوجية محددة بدلًا من أن تكون مجرد ناقل للأكسجين.
وتكمن أهمية هذه النقطة في أن كريات الدم الحمراء الناضجة لا تحتوي على نواة، وهو ما تعتبره «داربا» إحدى مزايا المنصة المقترحة، لأنها تحد من مخاطر نقل المادة الوراثية بعد إدخال الخلايا إلى الجسم. وتظل الخلايا قادرة على الدوران في مجرى الدم لفترة طويلة نسبيًا، إذ يمكن أن يصل عمر كرية الدم الحمراء الطبيعية إلى نحو 120 يومًا.
الهدف الأول: تحمل أكبر في الظروف القاسية
يرتبط التمويل الجديد مباشرة ببرنامج «Smart-RBC» التابع لـ«داربا»، الذي يركز على تعزيز القدرة الفسيولوجية للجنود أثناء العمل في البيئات شديدة الخطورة، مثل المناطق الجبلية والقطبية والغابات والظروف التي يصعب فيها على الجسم التأقلم سريعًا.
وتوضح «داربا» أن الوسائل التقليدية، مثل التدريب والنوم والتغذية والتأقلم الطبيعي مع البيئة، قد تحتاج إلى وقت طويل، بينما يستهدف البرنامج تطوير خلايا يمكن إدخالها قبل الانتشار في البيئات العملياتية لتوفير استجابة فسيولوجية أكثر سرعة.
ومن بين الأهداف المطروحة للمشروع تحسين قدرة الجسم على تحمل المجهود، عبر التأثير في مسارات الأيض واستخدام الأكسجين، وهو ما قد ينعكس على القدرة على مواصلة النشاط البدني لفترة أطول وتقليل بعض الآثار المرتبطة بالإجهاد الشديد.
لا تجارب بشرية في المرحلة الحالية
ورغم ارتباط المشروع بتعزيز أداء العسكريين، فإن المرحلة الحالية لا تتضمن تجارب سريرية أو اختبارًا مباشرًا على البشر.
وتنص وثائق البرنامج صراحة على عدم إجراء تجارب سريرية أو اختبارات بشرية مباشرة، مع السماح باستخدام عينات دم من متبرعين لأغراض البحث، فيما يمكن أن تتضمن بعض مراحل التقييم نماذج حيوانية وفق الضوابط المعتمدة.
أما فريق جامعة كاليفورنيا سان دييجو، فيعتزم استخدام مفاعل حيوي متخصص يعرف باسم «مفاعل الألياف المجوفة» للمساعدة في إنتاج الخلايا المهندسة واختبار خصائصها وتحسينها.
ويشارك في المشروع باحثون من جامعة نورث إيسترن وجامعة بنسلفانيا ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا «MIT»، إلى جانب فريق جامعة كاليفورنيا سان دييجو بقيادة الدكتور أليخاندرو شافيز، أستاذ طب الأطفال المشارك.
«داربا» تريد خلايا تستشعر وتقرر وتستجيب
المشروع الحالي جزء من رؤية أوسع لدى «داربا» لاستخدام كريات الدم الحمراء باعتبارها منصة بيولوجية قابلة للبرمجة.
وتكشف وثائق البرنامج أن الوكالة لا تركز فقط على تحسين نقل الأكسجين، بل تضع ضمن أهدافها تطوير خلايا يمكنها الاستجابة لظروف الجسم المختلفة، مع تطبيقات محتملة في تحسين الأداء، وتسريع التكيف مع البيئات الصعبة، والمساعدة في السيطرة على النزيف، وتقليل بعض آثار الالتهاب والصدمة.
كما تستهدف «داربا» الوصول إلى نماذج أولية وظيفية خلال مراحل البرنامج، مع اختبار مدى قدرة الخلايا المعدلة على الحفاظ على وظائفها الطبيعية وسلامتها، بما في ذلك شكل الخلية وحجمها ومدة بقائها في الدورة الدموية ومستويات الهيموغلوبين ومؤشرات الالتهاب والإجهاد التأكسدي.