في حين أن نماذج الخلايا تمتلك مجموعات نسيلة محدودة وتفشل في إعادة إنتاج بنية الكائن الحي في الجسم الحي ، فإن زراعة الأعضاء أو الزرع تقدم رؤى حول وظيفة الأعضاء وتطورها وآليات المرض والعلاجات المحتملة مع توفير مزايا أخلاقية وفسيولوجية مقارنة بالنماذج التجريبية الأخرى1،2. بالإضافة إلى تقليل عدد المطلوبة ، فإن زراعة النباتات تتحكم في الظروف المحيطة وتتعامل معها بشكل معقول ، وهو أمر مثالي لاستكشاف مفصل للعوامل التي تتحكم في تكاثر الخلايا ، والهجرة ، واستجابة الجرح ، والتمايز الخلوي في بيئة زراعة الأعضاء2،3. من بين الأنسجة / الأعضاء المختلفة ، تم استخدام مستخلصات القرنية ، بما في ذلك تلك الخاصة بالبشر4،5،6 ، على نطاق واسع لسمية العين ، وتقييمات التهيج7،8 ، لدراسة الآليات الجزيئية الكامنة وراء وظيفة الخلايا الجذعية9 والتئام الجروح10،11 ، والجلوكوما الأولية ذات الزاويةالمفتوحة 12.
تشترك قرنيات الخنازير في العديد من أوجه التشابه الهيكلية والفسيولوجية مع القرنيات البشرية ، مما يجعلها نموذجا ممتازا لدراسة بيولوجيا القرنية البشرية وأمراضها. من الناحية الهيكلية ، يحتوي كلاهما على طبقة بومان ، و 5-7 طبقات من الخلايا الظهارية ، وانحناء وقطر مماثلين. من الناحية الفسيولوجية ، فهي شفافة للغاية ، ولها تركيبة غشاء دموع متشابهة وترطيب القرنية ، وتظهر أنماطا ووظائف مماثلة لتعصيب القرنية ، وتتبع عمليات التئام الجروح المماثلة ، مما يجعلها نموذجا ممتازا لدراسة بيولوجيا القرنية البشرية وأمراضها13،14. في حين أن القرنيات البشرية والخنازير لديها اختلافات طفيفة في ترتيب ألياف الكولاجين ومحتوى الماء ، فإن إشاراتها واستجاباتها المناعية ليست متطابقة. تشكل هذه الاختلافات تحديات لزرع الأعضاء15. ومن ثم ، يجب مراعاة الاختلافات الخاصة بالأنواع أثناء تفسير البيانات التجريبية.
بالمقارنة مع القرنيات البشرية ، فإن عيون الخنازير متاحة بسهولة كمنتجات ثانوية لصناعة اللحوم ، مما يجعلها فعالة من حيث التكلفة ويمكن الوصول إليها بسهولة للبحث14. يساعد استخدام قرنيات الخنازير في تقليل الحاجة إلى قرنيات المتبرعين البشريين ويقلل من المخاوف الأخلاقية المرتبطة بالتجارب على. علاوة على ذلك ، فإن توافر العديد من قرنيات الخنازير في وقت واحد يسمح بإجراء تجارب متسقة وقابلة للتكرار ، وهو أمر بالغ الأهمية لنتائج البحث الموثوقة.
تم استخدام نظام زراعة أعضاء قرنية الخنازير في البداية لاستبدال الاختبارات على للمواد الكيميائية التجميلية وأدوية العين7. تم استخدام هذا النظام لدراسة التئام الجروح الظهارية للقرنية وتحديد العديد من مسارات الإشارة المهمة مثل تساقط المجال الخارجي HB-EGF ، وتحفيز حمض الليزوفوسفاتيديك الوسيط الدهني ، وتنشيط EGFR لالتئام جروح القرنية16،17. باستخدام ارتفاع الجلوكوز كعامل مرضي ، تم إنشاء نموذج خارج الجسم الحي لارتفاع السكر في الدم مع تأخر التئام الجروح الظهارية لتقليد اعتلال القرنية السكري البشري. باستخدام هذا النموذج ، تبين أن تعبيرات التوازن ل IL-1β مقابل IL-1Ra18 و TGFβ3 مقابل TGFβ119 هي عوامل مهمة للتئام الجروح بشكل صحيح في القرنيات ، ويمكن استخدام التلاعب بهذه الموازين لعلاج اعتلال القرنية السكري. ومن ثم ، فإن زراعة أعضاء الخنازير تمثل نظاما تجريبيا ذا صلة واقتصاديا ومعالجا مع تطبيقات مختلفة في اختبارات السمية الكيميائية ، والبحوث الطبية الحيوية ، واكتشاف الأدوية ، وتقييم تلف الأنسجة وإصلاحها استجابة لتعرض العين للأسلحة الكيميائية.
في هذه المقالة ، يتم وصف بروتوكول مفصل لزراعة أعضاء قرنية الخنازير ، وتطبيقاته لتقييم الآثار المحتملة لقطرات العين غير الستيروئيدية (NS) على صحة القرنية ولتحديد مسارات الإشارات والعمليات البيولوجية المشاركة في التسبب في اعتلال القرنية السكري.