إنشاء فريق بقيادة UCLA أول خريطة شاملة لتطور خلايا الدم الجذعية البشرية

13 أبريل 2022
Stem Cells

خلايا الدم الجذعية البشرية المستخلصة من الخلايا البطانية المتخصصة في جدار الشريان الأورطي الجنيني. يوضح تأكيد علماء UCLA لهذه العملية الجدل طويل الأمد حول الأصل الخلوي للخلايا الجذعية.

ابتكر مجموعة من العلماء وزملاؤهم في UCLA أول خارطة طريق من نوعها تتتبع كل خطوة في تطوير خلايا الدم الجذعية في الجنين البشري، مما يوفر للعلماء مخططًا لإنتاج خلايا دم جذعية تعمل بكامل طاقتها في المختبر.

قالت الدكتورة حنا ميكولا التي قادت الدراسة من مركز Eli and Edythe Broad للطب التجديدي وأبحاث الخلايا الجذعية لدى UCLA إن البحث، الذي نُشر اليوم في مجلة Nature، يمكن أن يساعد في توسيع خيارات العلاج لسرطانات الدم مثل اللوكيميا واضطرابات الدم الموروثة مثل مرض فقر الدم المنجلي.

تمتلك خلايا الدم الجذعية، والتي تسمى أيضًا الخلايا الجذعية المكونة للدم، القدرة على عمل نسخ غير محدودة من نفسها والتمييز في كل نوع من أنواع خلايا الدم في جسم الإنسان. وعلى مدى عقود، استخدم الأطباء خلايا الدم الجذعية المأخوذة من النخاع العظمي للمتبرعين والحبال السرية لحديثي الولادة في علاجات زراعة الأعضاء المنقذة للحياة لأمراض الدم والمناعة. ومع ذلك، فإن هذه العلاجات محدودة بسبب نقص عدد المتبرعين المتطابقين ويعيقها انخفاض عدد الخلايا الجذعية في دم الحبل السري.

وقد سعى الباحثون للتغلب على هذه القيود من خلال محاولة إنشاء خلايا الدم الجذعية في المختبر من الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات، والتي يمكن أن تؤدي إلى ظهور أي نوع من الخلايا في الجسم. لكن النجاح كان بعيد المنال، ويرجع ذلك جزئيًا إلى افتقار العلماء إلى التعليمات التي تجعل الخلايا المزروعة في المختبر تتمايز إلى خلايا دم جذعية ذاتية التجديد بدلاً من خلايا الدم قصيرة العمر، والتي يمكنها فقط إنتاج أنواع محدودة من خلايا الدم.

قال ميكولا، أستاذ علم الأحياء الجزيئي والخلوي والنمو في كلية UCLA وعضو في مركز UCLA Jonsson الشامل للسرطان، “لم ينجح أحد في صنع خلايا دم جذعية وظيفية من خلايا جذعية بشرية متعددة القدرات لأننا لم نكن نعرف ما يكفي عن الخلية التي كنا نحاول إنتاجها”.

ستساعد خارطة الطريق الجديدة الباحثين على فهم الاختلافات الجوهرية بين نوعي الخلايا، وهو أمر بالغ الأهمية لتكوين خلايا مناسبة للاستخدام في علاجات الزرع، وفقًا لما قاله فينسينزو كالفانيز العالم لدى UCLA، والمؤلف الأول المشارك للبحث، بمشاركة ساندرا كابييرا غارسيا وفيانغ ما من UCLA.

قال كالفانيز، وهو أيضًا قائد مجموعة لدى كلية لندن الجامعية: “لدينا الآن دليل لكيفية صنع الخلايا الجذعية المكوِّنة للدم في الجنين وكيف تكتسب الخصائص الفريدة التي تجعلها مفيدة للمرضى”. وتكون البيانات غير المحددة للهوية متاحة للجمهور على الموقع الإلكتروني The Atlas of Human Hematopoietic Stem Cell Development.

يعمل فينسينزو كالفانيز وهانا ميكولا معًا في UCLA على أبحاث خلايا الدم الجذعية منذ عام 2012.

قام فريق البحث، الذي ضم علماء من جامعة توبنغن الألمانية ومعهد مردوخ لأبحاث الأطفال الأسترالي، بإنشاء المصدر باستخدام تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية ونسخ النسخ المكانية، وهي تقنيات جديدة تمكن العلماء من تحديد الشبكات الجينية الفريدة ووظائف الآلاف من الخلايا الفردية والكشف عن مكان هذه الخلايا في الجنين.

تتيح البيانات متابعة خلايا الدم الجذعية عند خروجها من البطانة الدموية وتهاجر عبر مواقع مختلفة أثناء نموها، بدءًا من الشريان الأورطي وصولًا في النهاية إلى نخاع العظام. والأهم من ذلك، أن الخريطة تكشف عن معالم محددة في عملية نضجهم، بما في ذلك وصولهم إلى الكبد، حيث يكتسبون القدرات الخاصة لخلايا الدم الجذعية.

لشرح عملية النضج، تقارن ميكولا خلايا الدم الجذعية غير الناضجة بالجراحين الطموحين. ومثلما يحتاج الجراحون إلى المرور بمراحل مختلفة من التدريب لتعلم كيفية إجراء العمليات الجراحية، يجب أن تتحرك خلايا الدم الجذعية غير الناضجة عبر مواقع مختلفة لتعلم كيفية القيام بعملهم كخلايا جذعية للدم.

وحددت المجموعة البحثية كذلك السلائف الدقيقة في جدار الأوعية الدموية التي تؤدي إلى ظهور خلايا الدم الجذعية. يوضح هذا الاكتشاف الجدل طويل الأمد حول الأصل الخلوي للخلايا الجذعية والبيئة اللازمة لصنع خلية دم جذعية بدلاً من خلية دم سلفية.

الآن، وبعد أن حدد الباحثون توقيعات جزيئية محددة مرتبطة بالمراحل المختلفة لتطور خلايا الدم الجذعية البشرية، يمكن للعلماء استخدام هذا المورد لمعرفة مدى قربهم من صنع خلية دم جذعية قابلة للزرع في المختبر.

وقالت ميكولا، “في السابق، إذا حاولنا إنشاء خلية دم جذعية من خلية متعددة القدرات ولم يتم زرعها، فلن نعرف في أي مرحلة فشلت العملية”. “الآن، يمكننا وضع الخلايا في خارطة الطريق الخاصة بنا لنرى أين نجحنا، وأين موضع التقصير ونقوم بضبط عملية التمايز وفقًا للتعليمات التي تصل من الجنين.”

بالإضافة إلى ذلك، يمكن للخريطة أن تساعد العلماء على فهم كيفية مساهمة الخلايا المكونة للدم التي تتطور في الجنين في الإصابة بالأمراض البشرية. على سبيل المثال، يوفر الأساس لدراسة سبب كون بعض سرطانات الدم التي تبدأ في الرحم أكثر عدوانية من تلك التي تحدث بعد الولادة.

قالت ميكولا، “الآن، وبعد أن أنشأنا مصدرًا عبر الإنترنت يمكن للعلماء في جميع أنحاء العالم استخدامه لتوجيه أبحاثهم، بدأ العمل الحقيقي”. “إنه وقت مثير حقًا أن تكون في هذا المجال لأننا سنرى أخيرًا ثمار عملنا.”

تم دعم البحث من قبل المعاهد الوطنية للصحة، ومؤسسة مركز جونسون للسرطان بجامعة كاليفورنيا، وكلية ديفيد جيفن للطب في جامعة كاليفورنيا، ومجلس البحوث السويدي، والمنظمة الأوروبية للبيولوجيا الجزيئية، والمؤسسة الوطنية السويسرية للعلوم، ومركز أبحاث الخلايا الجذعية العريضة بجامعة كاليفورنيا (بما في ذلك الدعم من مؤسسة روز هيلز والبرنامج التدريبي للمركز).

13 أبريل 2022