البحث عن مكان لعلاج هشاشة العظام

يصيب الفصال العظمي مئات الملايين من الناس حول العالم. آلان جرودزينسكي ، 71 ، سك دي 74 ، يريد إنهاء آلامهم.



26 أكتوبر 2021 آلان جرودزينسكي 71

يصيب الفصال العظمي مئات الملايين من الناس حول العالم. ألان جرودزينسكي '71 ، دكتوراه' 74 ، يريد إنهاء آلامهم.ويب تشابل

في عام 1976 ، كان آلان جرودزينسكي '71 ، ScD' 74 ، يشعر ببعض الإحباط.





لقد أمضى عامين في تدريس مقرر أساسي في فيزياء ودوائر أشباه الموصلات في قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، وتعلم المواد في المجال سريع الحركة أثناء تقدمه. لم يتركه ذلك أي وقت للبحث. ثم نشأت فرصة ذهبية.

بمساعدة الراحل إيرفينغ لندن ، مؤسس برنامج Harvard-MIT في العلوم الصحية والتكنولوجيا ، فاز Grodzinsky بإجازة في مستشفى بوسطن للأطفال تحت إشراف الراحل ميل جليمشر ، رئيس جراحة العظام والباحث الرائد في علم الأحياء من عظام الإنسان والكولاجين.

أراد Glimcher أن يبدأ مشروعًا بحثيًا حول الغضروف ، وهو النسيج الصلب للألياف التي تبطن المفاصل ، وعلى هشاشة العظام ، وهو المرض المزمن المؤلم الذي يكسر هذا الغضروف.



كان مناسبًا تمامًا لـ Grodzinsky البالغ من العمر 29 عامًا ، والذي حصل على ScD من دراسة الخواص الكهربائية للكولاجين ، أحد مكونات الغضروف. بحلول نهاية العام ، كان على المسار الذي اتبعه منذ ذلك الحين: في محاولة لإيجاد علاجات فعالة لمرض هشاشة العظام ، وهو السبب الرئيسي للألم المزمن والإعاقة في جميع أنحاء العالم. إنه يؤثر على أكثر من 30 مليون أمريكي ، ومئات الملايين على مستوى العالم.

ما هو أكبر ثقب أسود في الكون

إنه عبء مالي ضخم وعبء إعاقة. وعلى الرغم من أنها ليست قاتلة ، إلا أنها تساهم بالتأكيد في فقدان نوعية الحياة ، كما يقول جوزيف بوكوالتر ، جراح العظام وخبير التهاب المفاصل في ولاية أيوا ، والذي يعرف جرودزينسكي منذ عقود. تعتبر تكاليف عمليات استبدال المفاصل ، وخاصة الركبة والوركين ، أحد النفقات الصحية الرئيسية لدينا.

لا خطة للألم

لم توافق إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على أي أدوية معدلة للمرض من أجل هشاشة العظام - الأدوية التي تعالج الحالة الأساسية بدلاً من الأعراض فقط. يقول جرودزينسكي إن أكثر الأشخاص الذين يعانون يمكن أن يأملوا هم مسكنات الألم مثل موترين ، وحقن الستيرويدات من حين لآخر ، وفي النهاية جراحة استبدال المفاصل. يتم إجراء أكثر من مليون عملية استبدال للركبة والورك في الولايات المتحدة كل عام ، ومن المتوقع أن يرتفع العدد مع تقدم العمر.

في حين أن كبار السن هم الأكثر عرضة للإصابة بهشاشة العظام ، فقد ركز جرودزينسكي الكثير من أبحاثه على الشباب ، وخاصة الرياضات ، اللائي يصبن بهذه الحالة غالبًا بعد إصابات الركبة.



تعاني عشرات الآلاف من الشابات من إصابات في الرباط الصليبي الأمامي للركبتين كل عام. عندما أقوم بتدريس مقرري الدراسي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا المتعلق بالميكانيكا الحيوية ، يقول جرودزينسكي ، أسأل عن إصابات الرباط الصليبي الأمامي ، وترتفع أيدي اليوم تمامًا كما كانت في الماضي. لقد قمت بتدريس دورة في كلية الطب بجامعة هارفارد مؤخرًا ، ومن بين 20 طالبًا في الفصل ، عانت أربع نساء من تمزق الرباط الصليبي الأمامي ، وكانت واحدة في الجراحة الثالثة.

يمكن للأطباء إصلاح هذه التمزقات ، كما يقول ، لكن الرجال والنساء الذين يعانون من إصابات في المفاصل لا يزالون عرضة لخطر الإصابة بهشاشة العظام في السنوات اللاحقة. وعلى الرغم من أن استبدال الركبة يمكن أن يقاوم آثار هشاشة العظام ، فإن الأطباء يترددون في إجراء مثل هذه الجراحة على الأشخاص الأصغر سنًا لأنها ربما تحتاج إلى تكرارها بعد تآكل المفصل الاصطناعي الأول.

يقول Buckwalter إن زراعة الركبة يمكن أن تستمر لسنوات ، لكني كنت سأواجه كوابيسًا لدى شخص أقل من 40 عامًا ، لأن الاحتمالات كبيرة تقريبًا أنهم سيحتاجون إلى واحد آخر.

الجسيمات النانوية Rx

حدد الباحثون العقاقير الموجودة التي قد تخفف من ظهور هشاشة العظام ، لكن تعيقهم حقيقة أن الغضروف لا يحتوي على إمدادات دم طبيعية ، كما يقول جرودزينسكي. عندما يقوم الأطباء بحقن الستيرويد في مفصل الركبة لتقليل الالتهاب ، يقوم الجسم بمسح معظم الدواء قبل أن يصل إلى الغضروف.

لمعالجة هذه المشكلة ، كان مختبره رائدًا في البحث الذي يشمل الجسيمات النانوية ، وركب الجثث البشرية ، وحتى البعثات إلى محطة الفضاء الدولية.

صورة بحث الركبة

بعد ستة أيام من علاج الركبة المصابة بالتهاب المفاصل بجزيئات نانوية تحتوي على عامل نمو شبيه بالأنسولين 1 (أزرق) ، اخترقت الجزيئات عبر غضروف مفصل الركبة.

بريت جيجر وجيف ويكوف

بدءاً من هذا التفرغ قبل أكثر من أربعة عقود ، تعلم جرودزينسكي حقيقة حيوية عن الغضروف. بينما توفر ألياف الأنسجة نفسها بعض الدعم لمفاصلنا ، فإن الكثير من قوتها يأتي من خصائصها الكهروستاتيكية. لقد اتضح أن حوالي نصف الصلابة الميكانيكية الضاغطة لغضاريفنا ناتجة عن التفاعلات الكهروستاتيكية الطاردة بين سلاسل السكر سالبة الشحنة ، كما يقول.

توفر مصفوفة الأنسجة سالبة الشحنة هذه أيضًا طريقة لإيصال الأدوية مباشرة إلى الأنسجة: عن طريق تحميلها في جزيئات نانوية موجبة الشحنة. تمكن فريق Grodzinsky من إظهار غضروف ركبة جثة الإنسان أن هذه الجسيمات يمكنها مواجهة الالتهاب المبكر والأضرار التي تسببها الإصابات.

بدأ العمل الأولي للجسيمات النانوية منذ عدة سنوات من قبل طالبة الدكتوراه السابقة في Grodzinsky أمبيكا باجباي ، MNG ’07 ، دكتوراه ‘15 ، الآن أستاذ في جامعة نورث إيسترن. ثم تعاون باجباي مع بولا هاموند ، رئيس قسم الهندسة الكيميائية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، والذي كان رائدًا في استخدام الجسيمات النانوية لتوصيل الأدوية للأورام السرطانية.

في مختبر Grodzinsky ، يتم حقن الجسيمات النانوية المحتوية على الدواء في مفاصل الحيوانات ، تمامًا كما هو الحال في المرضى من البشر ، كما يقول ، وبمجرد دخولهم ، إذا تم استخدامها بالتركيز الصحيح ، يمكنهم البقاء في الداخل لعدة أسابيع ، محتضنة في المصفوفة الليفية.

ركزت المجموعة على تقديم دوائين تمت الموافقة عليهما بالفعل للاستخدام البشري.

أحدهما هو الديكساميثازون المضاد للالتهابات ، والذي تم استخدامه أيضًا بنجاح لعلاج مشاكل التنفس لدى بعض مرضى كوفيد -19 في المستشفيات. والآخر هو عامل النمو الشبيه بالأنسولين 1 (IGF-1) ، وهو هرمون يعزز نمو أنسجة العظام والغضاريف ويستخدم في الأطفال المولودين أصغر من المعتاد.

يقول جرودزينسكي إن الديكساميثازون يقلل من انهيار الغضروف بعد الإصابة ، في حين أن IGF-1 يمكن أن يعزز إصلاح الأنسجة.

التخفيف من تحدي الابتكار الشامل

أجريت الدراسات على الحيوانات باستخدام IGF-1 بالتعاون مع Hammond ، ووسع مختبر Grodzinsky هذا العلاج التجريبي ليشمل الأنسجة البشرية أيضًا ، بالاعتماد على عينات من الموتى. حتى الآن ، تمكن المختبر من الحصول على قطع من عظم الركبة ، والغضاريف ، وكبسولة المفصل الزليلي من 45 متبرعًا ، كما تقول جاريما دويفيدي ، باحثة ما بعد الدكتوراه في المختبر.

وضعت دويفيدي وزملاؤها العينات في آبار مدمجة في أطباق بلاستيكية وتحافظ على نشاطها الأيضي. ثم يقومون بتطبيق تأثير ميكانيكي يحاكي ما يحدث في إصابة الركبة. يؤدي ذلك إلى إطلاق جزيئات التهابية تعرف باسم السيتوكينات وتبدأ عملية مشابهة لما يحدث في هشاشة العظام.

الفضاء الخارجي

في هذا العمل ، وضع الباحثون الجسيمات النانوية في الوسط المستنبت الذي يغمر عينات الأنسجة - وهي تقنية يمكنهم أيضًا استخدامها في التجارب المستقبلية في المحطة الفضائية ، والتي أصبحت نقطة جذب للباحثين الذين يدرسون أمراض الشيخوخة.

لقد عرف العلماء لسنوات أن الأنسجة البشرية تتقدم في العمر بسرعة أكبر في المدار الأرضي المنخفض منها على الأرض ، على الرغم من أن الأسباب غامضة إلى حد ما. قدر أحد التحليلات أن عضلات وعظام رواد الفضاء تضمر بمعدل أسرع 10 مرات في الجاذبية الصغرى.

قد يكون اكتشاف كيفية إصلاح الأضرار المشتركة أمرًا حاسمًا للبعثات الفضائية طويلة المدى في المستقبل.

بتمويل من المعاهد الوطنية للصحة ووكالة ناسا ، أرسل مختبر جرودزينسكي عينات من سدادات غضروف الركبة وأنسجة الغشاء الزليلي إلى محطة الفضاء الدولية في عامي 2019 و 2020. وكانوا يأملون في تحديد ما إذا كان يمكن بدء مرض يشبه التهاب المفاصل في طبق لمحاكاة ما يحدث عند البشر بعد إصابة الركبة - استخدام بيئة الجاذبية الصغرى لاستكشاف العمليات الميكانيكية في العمل والقضاء عليها - ومحاولة علاجها بالديكساميثازون و IGF-1.

يقول إن النتائج الأولية كانت مشجعة. في أحدث رحلة إلى محطة الفضاء الدولية ، وجد المختبر أن كلا العقارين يقللان الضرر في العديد من عينات الغضاريف.

نظرًا لأن معظم الباحثين في هذه الأيام يؤكدون أنه لن يكون هناك على الأرجح رصاصة سحرية واحدة ، فإننا نعتقد أن القدرة على اختبار مجموعات من الأدوية في المختبر هي خطوة مهمة إلى الأمام ، كما يقول جرودزينسكي.

يقول دويفيدي إن العمل في الجاذبية الصغرى قد يؤتي ثماره أيضًا لبعثات الفضاء المستقبلية. رواد الفضاء ، الذين يمارسون الرياضة بشكل مكثف في الفضاء لمواجهة الضمور الذي تميل العضلات والعظام إلى معاناته في ظروف انعدام الوزن ، هم أكثر عرضة للإصابة بإصابات الصدمة بثلاث مرات من الأشخاص على الأرض ، كما تقول ، لذا فإن معرفة كيفية إصلاح تلف المفاصل قد يكون أمرًا بالغ الأهمية. لبعثات فضائية طويلة الأمد في المستقبل.

الإرشاد الرحيم

بدا أن Grodzinsky كان دائمًا متجهًا إلى العثور على منزل في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

نشأ في لونغ آيلاند ، حيث التحق بالمدارس العامة في ضاحية إيست ميدو المزدهرة بعد الحرب ، زار أحيانًا شقيقه الأكبر ، ستيفن جرودزينسكي '65 ، SM' 67 ، في بيرتون هاوس. يتذكر التفكير ، هذا يبدو رائعًا بالنسبة لي.

ذهب ليحصل على شهادة ScD تحت إشراف الراحل جيمس ميلشر ، مدير مختبر المدرسة للأنظمة الكهرومغناطيسية والإلكترونية. ولكن سرعان ما حدث الركود ، والوظائف الوحيدة التي عُرضت عليه كانت باحث ما بعد الدكتوراة في ساسكاتشوان الجليدية وأستاذ مساعد في الموسيقى والهندسة في البرازيل. شجعه معلموه - بما في ذلك يوانيس ياناس ، المعروف باختراع الجلد الصناعي - على الاستمرار ، وقدموا له منصبًا تدريسيًا في الهندسة الكهربائية. لقد كان في المعهد منذ ذلك الحين.

في عام 1995 ، أنشأ معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مركز الهندسة الطبية الحيوية لتطوير البحث في مجال جديد. بعد ثلاث سنوات ، تم تعيين Grodzinsky في منصبه الحالي كمدير لها. في ذلك الوقت ، تغير انتمائه إلى هيئة التدريس إلى قسم الهندسة البيولوجية الذي تم تشكيله حديثًا ، مع تعيينات مشتركة في EECS والهندسة الميكانيكية.

يعتقد جرودزينسكي أن أي نجاح بحثي حققه كان نتيجة مباشرة لطلاب الدكتوراه الهائلين وباحثي ما بعد الدكتوراة الذين تمكنا من الحصول عليهم في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. لقد ازدهروا بدورهم في ظل إرشاده الحنون.

لقد كان من دواعي سروري العمل معه ، لأنه يمنحك الكثير من الاستقلالية لتطوير أفكارك ، كما يقول دويفيدي ، ما بعد الدكتوراة. وبغض النظر عن هويتك ومرحلة حياتك المهنية ، فهو يستمع إليك بأقصى قدر من الاهتمام والاحترام.

البروفيسور جروبدزينسكي وزوجته جيل

التقى جرودزينسكي وزوجته ، جيل ، الذي يعمل الآن اختصاصي علم النفس العصبي للأطفال في مستشفى بوسطن للأطفال ، بعزف موسيقى الحجرة.

WEBB CHAPPELL

كما أنها تقدر دعمه الشخصي. عندما أصيب والداها في الهند بفيروس كوفيد في أبريل ، منحني وقت فراغ كامل للمساعدة في العناية بهم ، كما تقول.

نجح جرودزينسكي نفسه في تجنب هشاشة العظام ، على الرغم من أنه في سن 74 ، كان في فئة الخطر الرئيسية للمرض.

ربما ، كما يقول ، لأن موهبته كموسيقي جعلته رشيقًا. بعد سنوات من دروس العزف على البيانو في تسوية مدرسة ثيرد ستريت ميوزيك في نيويورك ، أصبح عازف الكمان الرئيسي في أوركسترا إم آي تي ​​السيمفوني كطالب جامعي. كما لعب في الرباعيات الوترية المستقلة بعد الانتهاء من ScD والتقى بزوجته ، Gail ، وهي تعزف موسيقى الحجرة.

بعد أن دخلت الحرم الجامعي رسميًا عندما كان طالبًا في سن 18 عامًا ، قال بابتسامة ، بطريقة ما ، لم أتمكن أبدًا من إيجاد طريقة للمغادرة.

يخفي

التقنيات الفعلية

فئة

غير مصنف

تكنولوجيا

التكنولوجيا الحيوية

سياسة التكنولوجيا

تغير المناخ

البشر والتكنولوجيا

وادي السيليكون

الحوسبة

مجلة Mit News

الذكاء الاصطناعي

الفراغ

المدن الذكية

بلوكشين

قصة مميزة

الملف الشخصي للخريجين

اتصال الخريجين

ميزة أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

1865

وجهة نظري

77 Mass Ave

قابل المؤلف

ملامح في الكرم

شوهد في الحرم الجامعي

خطابات الخريجين

أخبار

انتخابات 2020

فهرس With

تحت القبه

خرطوم الحريق

قصص لانهائية

مشروع تكنولوجيا الوباء

من الرئيس

غلاف القصه

معرض الصور

موصى به