لمهندس ميكانيكا حيوية وعالم فيزياء حيوية ميشيل أوين ، يسير علم المواد وصحة المرأة جنبًا إلى جنب ، لكن هذا لم يكن دائمًا هو الحال بالنسبة للمجال ككل. تحدثت إلى مارغريت هاريس عن أبحاثها وأهدافها كمديرة افتتاحية لمركز هندسة صحة المرأة في جامعة واشنطن في سانت لويس ، الولايات المتحدة.
كيف أصبحت مهتمًا بتطبيق علم المواد على التحديات في صحة المرأة؟
عندما كنت طالبة دكتوراه في الميكانيكا الحيوية لتقويم العظام ، تلقيت مكالمة هاتفية من طبيب التوليد الذي أراد معرفة ما إذا كان هناك أي شخص في مختبري يمكنه قياس القوى. كان مهتمًا بالولادة المبكرة ، وأراد أن يعرف ما إذا كان الإجراء الطبي الذي يقوم به قد يغير خصائص غشاء الجنين لجعله عرضة للتمزق قبل الأوان. لقد تعاونا في دراسة لفحص هذا السؤال ، ثم بدأنا التعاون بشكل عام ، وبحلول الوقت الذي أنهيت فيه درجة الدكتوراه ، تم تمويلي والعمل في قسم التوليد وأمراض النساء (OB / GYN) وحصلت على درجة الدكتوراه في العظام والمواد الحيوية في الجانب.
يمكننا تخصيص كل ما نقوم به من وجهة نظر المواد لمنحنا الفرصة لاختبار ما هو مهم
كيف تستخدم علم المواد في بحثك اليوم؟
ينصب تركيزي الحالي على الإنجاب ، لذلك أنا مهتم بالولادة المبكرة وكيفية منعها ، وكيفية تشخيصها ، وكيفية الابتعاد عن حقيقة أن طفلًا واحدًا من بين كل 10 أطفال في جميع أنحاء العالم يولد مبكرًا ، مما قد يؤدي إلى مجموعة كاملة من آثار الضربة القاضية. أحد تحديات الحمل البشري هو عدم وجود نماذج حيوانية جيدة لدراسته ، لأن المشيمة تطورت لتختلف بشكل غريب في أنواع الثدييات المختلفة. هذا يعني ذاك المختبر النماذج ، حيث نجمع الخلايا البشرية مع المواد الحيوية ، و في silico تعتبر النماذج ، حيث نصنع نماذج حاسوبية لأنظمة المواد ، حيوية لأنها تسمح لنا بدراسة أشياء مثل التطور المبكر للمشيمة التي كان من الممكن أن تكون مستحيلة بسبب القضايا الأخلاقية لدراسة المجموعات السكانية الضعيفة.
ما هي أنواع المواد الحيوية المتضمنة؟
تتكون الأنسجة الطبيعية من خلايا بالإضافة إلى مصفوفة خارج الخلية (ECM) ، والتي تتكون من أشياء مثل الكولاجين والبروتينات والسكريات في شبكة معقدة تتضمن جزيئات تتواصل مع الخلايا. إذا صنعنا ECM اصطناعيًا من ، على سبيل المثال ، الهلاميات المائية أو المواد البوليمرية ، فيمكننا حينئذٍ وضع الخلايا في بيئة يمكننا فيها التحكم في أشياء مثل صلابة المادة أو حجم مسامها ، مما يؤثر على الانتشار. يمكننا تفصيل كل ما نقوم به من وجهة نظر المواد لمحاولة إنشاء نظام يتفاعل مع الخلايا بطريقة لا تكرر فقط النظام الطبيعي ، ولكنها تمنحنا أيضًا فرصة لاختبار ما هو مهم. على سبيل المثال ، هل صلابة المصفوفة مهمة؟ هل الانتشار مهم؟ هل هناك إشارات كيميائية يمكننا الحصول عليها عن طريق إضافة جزيئات مهمة إلى ECM الاصطناعي؟
ما هي تطبيقات هذا البحث؟
نحن مهتمون بأمرين. أحدهما هو تمزق أغشية الجنين قبل الأوان ، والذي يحدث في حوالي 3٪ من جميع حالات الحمل ، ولكنه أصبح أكثر انتشارًا بسبب انتشار جراحة الجنين. إجراءات تصحيح التشوهات في الجنين قبل الولادة ، أو لإصلاح شيء ما حول المشيمة ، تتطلب بالضرورة قطع كيس "الماء" الذي يحتوي على السائل الأمنيوسي الذي ينمو من حيث الضغط والحجم طوال فترة الحمل. يؤدي هذا إلى زيادة خطر تمزق المياه قبل انتهاء المدة ، لذلك كنا نبحث في صنع رقعة باستخدام نهج هندسة الأنسجة لدعم المنطقة التي قطعها الجراح ميكانيكيًا.
نحن مهتمون أيضًا بالتطور المبكر للمشيمة. لقد كنا نصنع مواد هيدروجيل تحاكي البطانة الداخلية للرحم ، وهي مواد يمكن أن تكون بمثابة ECM لخلايا المشيمة المبكرة بينما نحاول فهم كيفية حدوث هذا التطور. تميل الأشياء التي تسوء في هذه المرحلة المبكرة ، في الأشهر الثلاثة الأولى من الحمل ، إلى الظهور في الثلث الثالث من الحمل في ظروف مثل تسمم الحمل وتقييد نمو الجنين. كلاهما يمكن أن يؤدي إلى مراضة ووفيات جنينية كبيرة ، ويمكن أن تؤدي تسمم الحمل أيضًا إلى اعتلال ووفيات الأمهات. في الأساس ، تحاول المشيمة قتلك عندما تكونين حاملاً ، والمشيمة ملك للجنين. لا يأتي من أنسجة الأم. إنه جنين تمامًا ، لكن لديه كل وظائف إشارات الغدد الصماء التي يمكن أن تؤثر على ضغط دم الأم. هذا ما يحدث في تسمم الحمل ، حيث يمكن أن يرتفع ضغط دم المرأة بشكل خطير.
ما هي بعض الطرق الأخرى التي يتداخل فيها علم المواد مع صحة المرأة؟
صحة المرأة مجال كبير جدا ومتنوع. أنا أعمل على الحمل ، ولكن هناك أيضًا مجالات مرتبطة بالجوانب غير المتعلقة بالحمل في الجهاز التناسلي الأنثوي (مثل بعض أنواع السرطان) ، والمناطق التي تتعلق بالمشكلات الطبية الأكثر انتشارًا لدى النساء (مثل هشاشة العظام) أو التي تظهر بشكل مختلف بسبب مكون هرموني (مثل أمراض القلب).
الأمراض والظروف التي تحدث بشكل أساسي أو حصري عند النساء تعاني من نقص التمويل مقارنة بالعبء الواقع عليها على المجتمع
الطرق التي يدخل بها علم المواد إلى هذا متعددة الجوانب. تعتبر وسائل منع الحمل واحدة من أكثر المجالات نضجًا ، على الرغم من أن الناس لا يفكرون فيها بالضرورة بهذه الطريقة. الواقي الذكري مصنوع من مواد ، والأغشية مصنوعة من مواد ، وأجهزة داخل الرحم وغرسات مثل نوربلانت التي تفرز الهرمونات - كل هذه الأشياء مصنوعة من مواد.
هناك طريقة أخرى يتفاعل بها علم المواد وصحة المرأة والتي ظهرت في الأخبار مؤخرًا وهي استخدام غرسات شبكية مهبلية تُستخدم لعلاج سلس البول ومشاكل قاع الحوض. تم استخدام المواد الموجودة في هذه الغرسات بنجاح في جراحات الفتق ، ولكن عندما أعيد استخدامها في المهبل ، لم تتطابق مع الخصائص المطلوبة. كانت متيبسة للغاية ، وفي عدد من الحالات البارزة ، تسببت الغرسات في ألم أكبر بكثير مما تم تصحيحه.
لكن المشكلة هي أن الحالة الأصلية هي حالة مروعة. تعاني العديد من النساء ، وليس فقط من أنجبن ، من تدلي أعضاء الحوض مع تقدمهن في السن ، وفي بعض الحالات ينزل الرحم إلى المهبل إلى النقطة التي يبدأ فيها فعليًا بالخروج من الجسم ويمكنك أن ترى و اشعر بها. هذا شيء مروع لم يكن من الممكن مناقشته ، وجزء من تسليط الضوء على قضايا صحة المرأة هو الحديث عن الأشياء التي اعتدنا أن نفكر فيها على أنها رديئة. يتعلق الأمر بجعل الناس يقولون ، "في الواقع ، ربما حدث هذا لجدتي ولم تتحدث عن ذلك بسبب العار ولأن هذه كانت" مشاكل نسائية "واحتفظنا بذلك في الخزانة." إن إلقاء الضوء على هذه الأشياء والتحدث عنها هو جزء كبير من الحل.
اليوم ، يتم النظر في مناهج جديدة لمشاكل قاع الحوض ، في الغالب باستخدام مواد لها خصائص ميكانيكية وهندسة مختلفة تمامًا عن تلك التي تم تطويرها للفتق. لذلك أعتقد أن هناك مستقبلًا مليئًا بالأمل لهذا المجال ، ولكن على رأس كل التحديات الأخرى المتعلقة بالتنظيم والأجهزة الطبية وإيصال المنتجات الجديدة إلى السوق ، سيتعين على الأشخاص العاملين فيها التغلب على وصمة العار. الإخفاقات السابقة. بالإضافة إلى العلوم المادية والجانب الهندسي ، هناك جانب اجتماعي كامل لهما.
تم مؤخرًا تعيينك كمدير افتتاحي للمركز الجديد لهندسة صحة المرأة بجامعة واشنطن. لماذا من المهم أن يكون لديك مركز مثل هذا؟
صحة المرأة غير مدروسة حقًا. يرجع هذا جزئيًا إلى أن العلماء كانوا في الغالب من الرجال تاريخياً ، ولكن هناك أيضًا تحديات أخلاقية تتعلق بدراسة الأشخاص الذين يمكن أن يكونوا حوامل. نتيجة لذلك ، لفترة طويلة جدًا ، لم يكن هناك تفويضات لطلب البحث الطبي ليشمل المشاركات الإناث ، أو الأنسجة الأنثوية ، أو حتى الخلايا الأنثوية. من الناحية العملية ، ركزت الدراسة المهنية الكاملة لعلم الأحياء على مدار المائة عام الماضية على الخلايا الذكرية والأنسجة الذكرية ، وكان العذر لذلك ، "حسنًا ، الإناث معقدات للغاية" لأن لدينا إشارات هرمونية تتغير على مدار فترة دورة 100 يوم. قررت المؤسسة البحثية إبقائها "أبسط" باستخدام خلايا الرجال - كان هذا هو المعيار الذهبي حتى وقت قريب جدًا.
هذا يعني أن بعض الأشياء ، مثل حقيقة أن النساء تظهر عليهن أعراضًا مختلفة عند الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية مقارنة بالرجال ، لم تكن معروفة جيدًا. هشاشة العظام هو موضوع آخر تحت الدراسة. هذا ليس مجال خبرتي ، ولكن هناك تفاعلات بين الهرمونات وما يعرف بتوازن العظام (العظام "تعيد تشكيل" باستمرار ، وتكوين عظام جديدة وإزالة القديم) تجعل النساء أكثر عرضة للإصابة بهشاشة العظام. تميل النساء أيضًا إلى حمل عظامهن بشكل أقل. كانت إحدى أفضل النصائح التي قدمتها لوالدتي هي أنه عندما بلغت الستينيات من عمرها ، أخبرتها أن البدء في رفع الأثقال فكرة جيدة. نظرت إلي كأنني مجنونة ، لكنها الآن امرأة جميلة جدًا ، تبلغ من العمر 60 عامًا تقريبًا وذراعني سأموت من أجلها تمامًا لأنها كانت ترفع الأثقال وتحاول التكتل من أجل المساعدة في مكافحة هشاشة العظام.
ما هي بعض عواقب هذا الفشل في دراسة صحة المرأة؟
كانت هناك ورقة رائعة صدرت العام الماضي في علوم يوضح أنه نظرًا لأن معظم المخترعين هم من الرجال ، في حين أن معظم الأشخاص الذين يخترعون أشياء تتعلق بصحة المرأة هم من النساء ، فقد كان هناك عدد أقل من الأجهزة الطبية التي تستهدف صحة المرأة. وجدت ورقة أخرى صدرت منذ حوالي عامين أنه إذا استبعدت جميع العوامل الأخرى ، فإن الأمراض والظروف التي تحدث بشكل أساسي أو حصري لدى النساء ، تعاني من نقص التمويل مقارنة بعبئها على المجتمع ، في حين أن الرجال يعانون من فرط التمويل بشكل كبير.
لإصلاح ذلك ، تحتاج إلى تمويل بحثي ، تحتاج إلى شركات لابتكار أجهزة جديدة وتسويقها ، وتحتاج إلى أشخاص. يركز مركز هندسة صحة المرأة على آخر هذه المجالات. نحن نهدف إلى تدريب الجيل القادم ، بحيث أنه بمجرد أن يكون لديك مجموعة كاملة من المهندسين الشباب الذين لم يدركوا أنه بإمكانهم الحصول على وظيفة في مجال هندسة صحة المرأة ، أصبح لدينا الآن أشخاص يجرون الأبحاث ويعملون فيها الشركات وبشكل عام مجرد تعزيز هذا المجال الجديد والمتطور.
كيف يبدو النجاح ، سواء بالنسبة للمركز الجديد أو للجهد العام لجعل علماء المواد يركزون أكثر على المشكلات المتعلقة بصحة المرأة؟
آمل أنه من خلال تسليط الضوء على هذا الموضوع ، نجعل الجميع مهتمًا به. ما لا أريد أن يحدث هو أن ينتهي بي الأمر بمجال يكون حصريًا للإناث ، بحيث يتم وضعه في صندوق "أوه ، هذه مشاكل خاصة بالنساء ، والنساء فقط يهتمن بحلها." لأن الحمل يؤثر على الجميع. التكاثر يؤثر على الجميع. تؤثر صحة المرأة على الجميع. بغض النظر عما إذا كنت ذكراً أو أنثى ، يجب أن تهتم بشدة بهذا الموضوع ، ولهذا السبب نريد حقًا الاستثمار في هذا بطريقة جديدة ومثيرة للقرن الحادي والعشرين. هدفي على المدى الطويل هو الحصول على المزيد من الأشخاص العاملين في هذا المجال ، لأنه من الواضح أنه كلما زاد عدد الأشخاص لدينا ، زادت احتمالية إيجاد الحلول.
- يمكنك الاستماع إلى Michelle Oyen في محادثة مع Margaret Harris في عالم الفيزياء الأسبوعي بودكاست.
