لا مزيد من التجاويف؟ المواد العضوية تمهد الطريق لتجديد المينا – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

No More Cavities? Organoids Pave the Way for Enamel Regeneration
(UNIVERSITY OF WASHINGTON SCHOOL OF MEDICINE – بواسطة: كلية الطب بجامعة واشنطن)

ملخص المقالة:

طور فريق متعدد التخصصات من الباحثين في جامعة واشنطن عضويات من الخلايا الجذعية قادرة على إنتاج بروتينات مينا الأسنان لاستخدامها في علاجات الأسنان، بما في ذلك إصلاح الأسنان التالفة أو تجديد الأسنان المفقودة بالكامل. ويعتبر هذا التقدم خطوة أولية محورية نحو علاجات مبتكرة لإصلاح وتجديد الأسنان، فقد تم استخدام الخلايا الجذعية لإنتاج العضيات التي تطلق البروتينات المسؤولة عن تكوين مينا الأسنان، وهي مادة تحمي الأسنان من الضرر والتسوس.

( المقالة )

يُنظر إلى هذا التقدم على أنه خطوة أولية محورية نحو علاجات مبتكرة لإصلاح وتجديد الأسنان. فقد تم استخدام الخلايا الجذعية لإنتاج العضيات التي تطلق البروتينات المسؤولة عن تكوين مينا الأسنان، وهي مادة تحمي الأسنان من الضرر والتسوس. وقاد هذه المبادرة فريق متعدد التخصصات من الباحثين من جامعة واشنطن في مدينة سياتل.

وقال البروفيسور هاي تشانغ، أستاذ طب الأسنان الترميمي في كلية طب الأسنان بجامعة واشنطن وأحد المؤلفين المشاركين في الورقة التي تصف البحث: “هذه خطوة أولى حاسمة نحو هدفنا طويل المدى لتطوير علاجات تعتمد على الخلايا الجذعية لإصلاح الأسنان التالفة وتجديد تلك المفقودة”.

وتنشر [نشرت] النتائج اليوم [16 اغسطس 2023] في مجلة الخلية التنموية (Developmental Cell). وكان الدكتور عمار الغدير، طالب الدراسات العليا في مختبر البروفيسور هانيلي روهولا بيكر في قسم الكيمياء الحيوية في كلية الطب بجامعة واشنطن، هو المؤلف الرئيسي لهذه الورقة. والمختبر تابع لمعهد الطب للخلايا الجذعية والطب التجديدي بجامعة واشنطن.

[الدكتور عمار الغدير، مساعد تدريس في قسم حيوية الفم في كلية طب الأسنان بجامعة الإمام عبد الرحمن بن فيصل. له اهتمامات بحثية في بيولوجيا الخلايا الجذعية، هندسة الأنسجة، تجديد الأسنان، المعلوماتية الحيوية، تنمية الأسنان، تجديد الغدد اللعابية، والخلايا الجذعية السرطانية. حاصل على درجة الماجستير في طب الأسنان التجديدي من جامعة كينجز كوليدج لندن بالمملكة المتحدة، ودرجة الدكتوراه في علوم صحة الفم من جامعة واشنطن بالولايات المتحدة الأمريكية، وأكمل زمالة ما بعد الدكتوراه في قسم الكيمياء الحيوية بجامعة واشنطن. ويحمل ثلاث براءات اختراع أمريكية تركز على تجديد الخلايا الأميلوبلاستية والخلايا السنية وخلايا الغدد اللعابية].

وأوضح الباحثون أن مينا الأسنان يحمي الأسنان من الضغوط الميكانيكية الناتجة عن المضغ ويساعدها على مقاومة التسوس. وهو أصعب الأنسجة في جسم الإنسان.

ويتم تصنيع المينا أثناء تكوين الأسنان بواسطة خلايا متخصصة تسمى الخلايا الأميلوبلاستية. وعندما يكتمل تكوين الأسنان، تموت هذه الخلايا. وبالتالي، ليس لدى الجسم أي وسيلة لإصلاح أو تجديد المينا التالفة، ويمكن أن تصبح الأسنان عرضة للكسور أو عرضة للخسارة.

ولإنشاء خلايا أميلوبلاست في المختبر، كان على الباحثين أولاً أن يفهموا البرنامج الوراثي الذي يدفع الخلايا الجذعية الجنينية إلى التطور إلى هذه الخلايا المتخصصة للغاية في إنتاج المينا.

وللقيام بهذا، استخدموا تقنية تسمى فهرسة تسلسل الحمض النووي الريبي التوافقية للخلية الواحدة (sci-RNA-seq)، والتي تكشف عن الجينات النشطة في مراحل مختلفة من تطور الخلية.

وهذا ممكن لأن جزيئات الحمض النووي الريبي، التي تسمى الحمض النووي الريبي المرسال (mRNA)، تحمل تعليمات البروتينات المشفرة في الحمض النووي للجينات المنشطة إلى الآلات الجزيئية التي تجمع البروتينات. ولهذا السبب فإن التغيرات في مستويات الحمض النووي الريبي المرسال في مراحل مختلفة من تطور الخلية تكشف عن الجينات التي يتم تشغيلها وإيقافها في كل مرحلة.

ومن خلال إجراء فهرسة تسلسل الحمض النووي الريبي التوافقية للخلية الواحدة على الخلايا في مراحل مختلفة من نمو الأسنان البشرية، تمكن الباحثون من الحصول على سلسلة من اللقطات لتنشيط الجينات في كل مرحلة. ثم استخدموا برنامج كمبيوتر متطور، يسمى “مونوكل” (Monocle)، لبناء المسار المحتمل للأنشطة الجينية التي تحدث عندما تتطور الخلايا الجذعية غير المتمايزة إلى أرومة أميلوبلاسية متمايزة تمامًا.

وقالت البروفيسور روهولا بيكر، التي ترأست المشروع: “يتنبأ برنامج الكمبيوتر بكيفية الانتقال من هنا إلى هناك، وخريطة الطريق، والمخطط اللازم لبناء الخلايا المينائية”. وهي أستاذة الكيمياء الحيوية والمديرة المساعدة لمعهد الطب بجامعة واشنطن للخلايا الجذعية والطب التجديدي.

ومن خلال رسم هذا المسار، تمكن الباحثون، بعد الكثير من المحاولات والأخطاء، من تحويل الخلايا الجذعية البشرية غير المتمايزة إلى خلايا أميلوبلاست. وقد فعلوا ذلك عن طريق تعريض الخلايا الجذعية لإشارات كيميائية معروفة بتنشيط جينات مختلفة في تسلسل يحاكي المسار الذي كشفت عنه بيانات فهرسة تسلسل الحمض النووي الريبي التوافقية للخلية الواحدة. وفي بعض الحالات، استخدموا إشارات كيميائية معروفة. وفي حالات أخرى، قام متعاونون من معهد الطب بجامعة واشنطن لتصميم البروتين بإنشاء بروتينات مصممة بالكمبيوتر ولها تأثيرات محسنة.

وأثناء إجراء هذا المشروع، حدد العلماء أيضًا لأول مرة نوعًا آخر من الخلايا، يسمى الأرومة السنية الفرعية، والتي يعتقدون أنها سلف الأرومة السنية، وهو نوع من الخلايا مهم لتكوين الأسنان.

وقد وجد الباحثون أنه يمكن تحفيز هذه الأنواع من الخلايا معًا لتكوين أعضاء صغيرة ثلاثية الأبعاد ومتعددة الخلايا تسمى العضيات. ونظمت هذه نفسها في هياكل مشابهة لتلك التي تظهر في أسنان الإنسان النامية وأفرزت ثلاثة بروتينات أساسية للمينا: أميلوبلاستين، أميلوجينين، ومينا. ومن ثم تشكل هذه البروتينات مصفوفة. وتتبع ذلك عملية التمعدن الضرورية لتشكيل المينا بالصلابة المطلوبة.

وقال البروفيسور تشانغ إن فريق البحث يأمل الآن في تحسين العملية لجعل المينا قابلة للمقارنة في المتانة مع تلك الموجودة في الأسنان الطبيعية وتطوير طرق لاستخدام هذا المينا لاستعادة الأسنان التالفة. وتتمثل إحدى الطرق في إنشاء مينا في المختبر يمكن استخدامها بعد ذلك لملء التجاويف والعيوب الأخرى.

وتشير البروفيسور روهولا بيكر إلى أن هناك نهجًا آخر أكثر طموحًا يتمثل في إنشاء “حشوات حية” يمكن أن تنمو وتصلح التجاويف والعيوب الأخرى. وفي نهاية المطاف، سيكون الهدف هو إنشاء أسنان مشتقة من الخلايا الجذعية يمكن أن تحل محل الأسنان المفقودة بالكامل.

وقالت البروفيسور روهولا بيكر إن الأسنان هي نموذج مثالي للعمل على تطوير علاجات الخلايا الجذعية الأخرى.

وتابعت: “العديد من الأعضاء التي نود أن نكون قادرين على استبدالها، مثل البنكرياس والكلى والدماغ البشري، هي كبيرة ومعقدة. إن تجديدها بأمان من الخلايا الجذعية سيستغرق وقتا”. وأوضحت: “من ناحية أخرى، الأسنان أصغر بكثير وأقل تعقيدا. ربما تكون هذه هي الثمار الدانية. قد يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن نتمكن من تجديدها، ولكن يمكننا الآن رؤية الخطوات التي نحتاجها للوصول إلى هناك”.

وتتوقع أن “هذا قد يكون أخيرًا ‘قرن الحشوات الحية‘ وطب الأسنان التجديدي البشري بشكل عام”.

*تمت الترجمة بتصرف

المرجع: “Single-cell census of human tooth development enables generation of human enamel” by Ammar Alghadeer, Sesha Hanson-Drury, Anjali P. Patni, Devon D. Ehnes, Yan Ting Zhao, Zicong Li, Ashish Phal, Thomas Vincent, Yen C. Lim, Diana O’Day, Cailyn H. Spurrell, Aishwarya A. Gogate, Hai Zhang, Arikketh Devi, Yuliang Wang, Lea Starita, Dan Doherty, Ian A. Glass, Jay Shendure, Benjamin S. Freedman and Hannele Ruohola-Baker, 14 August 2023, Developmental Cell. DOI: 10.1016/j.devcel.2023.07.013

تم دعم هذا العمل بتمويل من المعاهد الوطنية الأمريكية للصحة، والمعهد الوطني للقلب والرئة والدم، واتحاد بيولوجيا الخلايا السلفية، ومعهد يونيس كينيدي شرايفر الوطني لصحة الطفل والتنمية البشرية، ومعهد الطب بجامعة واشنطن للخلايا الجذعية وزمالات الطب التجديدي، وصندوق الدكتور دوغلاس إل موريل للأبحاث. كما تم دعم العمل الذي تم إجراؤه في مركز علم الجينوم للخلايا الجذعية والطب التجديدي بهبة من مؤسسة جون هـ. تيتز.

المصدر:

https://scitechdaily.com/no-more-cavities-organoids-pave-the-way-for-enamel-regeneration/