تطوير نوع جديد من الخلايا الجذعية قد يقود إلى تقدم في الطب التجديدي – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

Development of new stem cell type may lead to advances in regenerative medicine
(المركز الطبي بجامعة جنوب غرب تكساس –  UT Southwestern Medical Center)

استخلص فريق بقيادة جامعة جنوب غرب تكساس (UT Southwestern) [١] بالولايات المتحدة نوعًا جديدًا من الخلايا الجذعية الجنينية “الوسيطة” من أنواع متعددة يمكن أن تساهم في إنتاج الكيميرات (chimeras) [٢] وإنشاء سلائف (precursors) [٣] للحيوانات المنوية والبويضات في طبق الاستنبات. ويمكن أن تؤدي النتائج {التي نُشرت على الإنترنت في موقع (Cell Stem Cell) – عدد ٢ ديسمبر ٢٠٢٠} إلى مجموعة من التطورات في علم الأحياء الأساسي والطب التجديدي وتكنولوجيا الإنجاب.

وتمتلك الخلايا في الأجنة المبكرة مجموعة من برامج تعدد القدرات المتميزة، وكلها تمنح الخلايا لتكوين أنواع مختلفة من الأنسجة في الجسم، كما يوضح قائد الدراسة البروفيسور جون وو (Jun Wu)، الأستاذ المساعد في البيولوجيا الجزيئية.  وركزت مجموعة كبيرة من الأبحاث السابقة على تطوير وتوصيف الخلايا الجذعية الجنينية “الساذجة” (عمرها حوالي أربعة أيام بعد الإخصاب في الفئران) والخلايا الجذعية “المعدة” (حوالي سبعة أيام بعد الإخصاب في الفئران، بعد فترة وجيزة من زراعة الجنين  في الرحم).

ولكن البروفيسور وو يقول: “كان هناك تقدم ضئيل في اشتقاق وتوصيف الخلايا الجذعية متعددة القدرات (pluripotent stem cells – PSCs) الموجودة بين هاتين المرحلتين – إلى حد كبير لأن الباحثين لم يتمكنوا من تطوير نموذج للحفاظ على الخلايا في هذه الحالة الوسيطة”.  ويُعتقد أن الخلايا في هذه الحالة تمتلك خصائص فريدة: القدرة على المساهمة في الكائنات الوراثية (الكائنات الحية التي تحتوي على مزيج من الخلايا من أفراد مختلفين من نفس النوع) أو الكائنات الوراثية بين الأنواع (الكائنات الحية التي تحتوي على مزيج من الخلايا من أنواع مختلفة) والقدرة على التمايز إلى خلايا جرثومية بدائية في المزرعة، سلائف الحيوانات المنوية والبويضات. وفي هذه الدراسة، نجح الباحثون في إنشاء خلايا جذعية متعددة القدرات وسيطة، أطلقوا عليها اسم “XPSCs” من الفئران والخيول والبشر.

ويذكر البروفيسور وو أن هذه النتائج يمكن أن تؤدي في النهاية إلى مجموعة من التطورات في كل من البحث الأساسي والتطبيقي.  فعلى سبيل المثال، يمكن أن يساعد النظر في نشاط الجينات في (XPSCs) من أنواع مختلفة وكيميرات بين الأنواع، الباحثين على فهم التوقيعات التي تم حفظها خلال التطور.

وقد يساعد فحص الاتصال بين الخلايا في الكيميرات العلماء على تحديد الاستراتيجيات التي يمكن استخدامها لتسريع نمو الأنسجة والأعضاء من الخلايا الجذعية المستخدمة للزرع.  واستخدام الخلايا الجرثومية البدائية المشتقة من الكيميرات لإنتاج الحيوانات المنوية والبويضات يمكن أن يساعد في الحفاظ على الأنواع الحيوانية المهددة بالانقراض وتعزيز علاجات العقم.

“تتمتع (XPSCs) بإمكانيات هائلة تساعد دراستنا على فتح الباب أمام كل من هذه الاحتمالات” ، كما يقول عالم الأبحاث الطبية البروفيسور وو، الذي يعمل في جامعة جنوب غرب تكساس. ويشير إلى أن تطوير (XPSCs) يمثل تحديًا خاصًا لأن الظروف التي تحافظ على الخلايا الجذعية متعددة القدرات (PSCs) ساذجة في حالة مستقرة هي بالضبط عكس تلك التي تثبت استقرار الخلايا الجذعية متعددة القدرات معدة.

بينما يجب أن تقوم ظروف الاستنبات الخاصة بـالخلايا الجذعية المتعددة القدرات الساذجة بتنشيط مسار إشارات الخلايا WNT [٤] وقمع مسارات عامل نمو الخلايا الليفية (Fibroblast growth factor – FGF) وتحويل عامل النمو بيتا (Transforming growth factor beta – TGFβ) ويجب أن تقوم شروط الحفاظ على الخلايا الجذعية المتعددة القدرات الساذجة في حالة مستقرة هي بالضبط عكس تلك التي تثبت استقرار الخلايا الجذعية متعددة القدرات المعدة بقمع مسار إشارات الخلايا وتنشيط نمو الخلايا الليفية و تحويل عامل النمو بيتا.

وبهدف الحصول على البيئة المفضلة لاشتقاق (XPSC) ، وضع البروفيسور  وو وزملاؤه خلايا مأخوذة من أجنة الفئران المبكرة في مزارع تحتوي على مواد كيميائية وعوامل نمو تنشط جميع المسارات الثلاثة.  وكانت هذه الخلايا المزروعة في المختبر مستقرة للغاية في الاستنبات وقادرة على التكاثر دون مزيد من التطور لمدة عامين تقريبًا.

وأظهرت تجارب إضافية أن هذه الخلايا استوفت التوقعات التي سعى الباحثون منذ فترة طويلة لتحقيقها من خلال المساهمة في الكيميرا والتفريق المباشر إلى خلايا جرثومية بدائية.  وقام البروفيسور وو وزملاؤه بصنع أجناس من الفئران باستخدام خلايا مشتقة من فئران ذات ألوان مختلفة عن طريق حقن الخلايا في أجنة الفئران المبكرة.  كما قاموا أيضًا بتتبع مساهمات (XPSCs) عن طريق تمييز الخلايا ببروتين مضيء ومن ثم التعرف عليها في جميع أنحاء جسم النسل الناتج.

وقام فريق البروفيسور وو بصنع كيميرات بين الأنواع عن طريق حقن (XPSCs) الحصان في أجنة الفئران المبكرة والسماح للأجنة بالتطور في الفئران لعدة أيام.  والمثير للدهشة أنه على الرغم من أن الخيول تتمتع بفترة حمل طويلة نسبيًا – ما يقرب من عام – فقد وجد الباحثون أن هذه الخلايا الغريبة قد ساهمت في نمو أعضاء الفئران، مما يشير إلى أن الإشارات الواردة من خلايا الفأر تحدد الجداول الزمنية لنمو الأعضاء.

ومثل (XPSCs) من الأنواع الأخرى، أظهرت الخلايا البشرية أنها قادرة على التمايز إلى مجموعة متنوعة من الأنسجة إذا سمحت ظروف الاستنبات لها بالتقدم في التطور، وكذلك تكوين خلايا جرثومية بدائية مباشرة في طبق.

*تمت الترجمة بتصرف

لمزيد من المعلومات: لقيان يو وآخرون، اشتقاق الخلايا الجذعية الوسيطة متعددة القدرات القابلة لمواصفات الخلايا الجرثومية البدائية، Cell Stem Cell (2020).  DOI: 10.1016 / j.stem.2020.11.003.

المرجع:

https://phys.org/news/2020-12-stem-cell-advances-regenerative-medicine.html

الهوامش:

[١] المركز الطبي بجامعة جنوب غرب تكساس (University of Texas Southwestern Medical Center) هو المركز العام لعلوم الصحة الأكاديمية في مدينة دالاس، بولاية تكساس، ويعمل فيه ما يقرب من 13،568 موظفًا و 2،445 من أعضاء هيئة التدريس ويستقبل أكثر من 2.7 مليون زيارة للمرضى الخارجيين سنويًا، ويعد أكبر كلية طب في نظام الجامعة بولاية تكساس.  تحت قيادة الدكتور إدوارد كاري وكارل هوبلتزيل، نظمت مجموعة من مواطني دالاس مؤسسة جنوب غرب الطبية في عام 1939 لتعزيز التعليم الطبي والبحث في دالاس والمنطقة. وعندما نقلت جامعة بايلور (Baylor University) كلية الطب من دالاس إلى هيوستن في عام 1943 ، أنشأت المؤسسة رسميًا كلية الطب الجنوبية الغربية باعتبارها كلية الطب رقم 68 في الولايات المتحدة.  ويكيبيديا

[٢] الكيميرا (chimera) هو أساسًا كائن حي واحد يتكون من خلايا من “شخصين” أو أكثر – أي أنه يحتوي على مجموعتين من الحمض النووي، مع رمز لإنشاء كائنين منفصلين.  إحدى الطرق التي يمكن أن تحدث بها الكيميرا بشكل طبيعي في البشر هي أن الجنين يمكن أن يمتص توأمه.  يمكن أن يحدث هذا مع التوائم الأخوية ، إذا مات أحد الأجنة في وقت مبكر جدًا من الحمل ، وتم “امتصاص” بعض خلاياه من قبل التوأم الآخر.  سيحتوي الجنين المتبقي على مجموعتين من الخلايا ، مجموعته الأصلية الخاصة ، بالإضافة إلى واحدة من التوأم. المصدر: https://www.scientificamerican.com/article/3-human-chimeras-that-already-exist/

[٣] في الكيمياء، السلف (precursor) هو مركب يشارك في تفاعل كيميائي ينتج مركبًا آخر.  وفي الكيمياء الحيوية، غالبًا ما يشير مصطلح “السلائف” بشكل أكثر تحديدًا إلى مركب كيميائي يسبق مركب آخر في مسار أيضي، مثل مادة بروتينية.  ويكيبيديا

[٤] مسارات إشارات (Wnt) هي مجموعة من مسارات تحويل الإشارة التي تبدأ ببروتينات تمرر الإشارات إلى الخلية عبر مستقبلات سطح الخلية.  الاسم (Wnt) هو عبارة عن كلمة مشتقة من كلمتين (portmanteau) تم إنشاؤها من الأسماء (Wingless) و (Int-1).  وتستخدم مسارات إشارات (Wnt) إما اتصالات الخلية الخلوية القريبة (paracrine) أو الاتصال بالخلية نفسها (autocrine).  ويتم حفظها تطوريًا للغاية في الحيوانات، مما يعني أنها متشابهة عبر الأنواع الحيوانية من ذباب الفاكهة إلى البشر. ويكيبيديا