اكتشف الباحثون الجينات المطلوبة لكل مرحلة من مراحل تمايز الخلايا إلى خلايا جذعية عصبية وخلايا عصبية، أي لنمو الدماغ، وأي منها يشارك في أمراض الجهاز العصبي
الخلايا الجذعية متعددة القدرات هي خلايا يمكنها التمايز إلى أي خلية في الجسم (مثل الخلايا العصبية والعضلات والعظام والجلد وما إلى ذلك)، وبالتالي لديها القدرة على تجديد وشفاء الأنسجة والأعضاء التالفة. في الطب التجديدي، يقوم العلماء والأطباء بزراعة مثل هذه الخلايا، وفرزها في مزارع مختبرية، ثم زرعها في المرضى. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامها لنمذجة الأمراض وتحديد الأدوية المناسبة. على سبيل المثال، من الممكن إنشاء خلايا متعددة القدرات من الأجنة والأطفال الذين يعانون من مرض وراثي، وتنميتها بحيث تتمايز إلى الخلايا الضرورية (مثل خلايا الدماغ)، وفحص هذه الخلايا لمعرفة الأدوية التي يمكنها تصحيح الخلل. فيهم.
ما هو السؤال؟ متى تبدأ الأمراض الوراثية العصبية كالتوحد وصغر الرأس بالظهور لدى الجنين؟
"تعد الخلايا الجذعية متعددة القدرات واحدة من أكثر المجالات إثارة للاهتمام في علم الأحياء لأنها يمكن زراعتها إلى الأبد في المزرعة في المختبر وبطريقة مبرمجة يمكن فرزها كما هو الحال في تطور الجنين، أولاً إلى ثلاث طبقات جرثومية ثم إلى الطبقة الجرثومية. "هناك 300-200 نوع من الخلايا في جسمنا"، يقول البروفيسور نيسيم بنفانيستي، باحث في علم الوراثة، وهو يشغل كرسي هربرت كوهين في أبحاث السرطان ويدير مركز أزريئيلي للخلايا الجذعية والأبحاث الوراثية في معهد علوم الحياة في الجامعة العبرية. القدس. تتناول أبحاث البروفيسور بنفانيستي الخلايا الجذعية متعددة القدرات، والأمراض الوراثية، وهندسة الأنسجة، والعيوب الوراثية واللاجينية، وأبحاث السرطان. قطع في جسم الجنين
من خلال الأبحاث الطبية الحيوية حول الخلايا الجذعية متعددة القدرات، والتي تجري في مختبر البروفيسور بنفانيستي منذ حوالي 25 عامًا، من الممكن اكتساب فهم أساسي للتطور الأولي للجنين البشري، وإنشاء نماذج للأمراض وإيجاد علاجات لها. منها، لدراسة العمليات السرطانية، والتعرف على مجموعة العيوب التي يمكن أن تحدث في كروموسومات الخلايا الجذعية متعددة القدرات، أثناء تمايزها، للتأكد من سلامتها الوراثية قبل زرعها في المرضى.
مؤخرًا، وفي إطار دراسة نشرت في مجلة Nature، عزل البروفيسور بنفانيستي وفريقه لأول مرة خلايا جذعية أحادية الصيغة الصبغية متعددة القدرات (تحتوي على نسخة واحدة لكل جين). وبمساعدة هذه الخلايا، قاموا بإنشاء مكتبة تتيح دراسة كل جين يشفر (يترجم) بروتينًا ما في جسم الإنسان (حوالي 18,000 جين). لقد أنشأوا عشر طفرات مختلفة في كل جين (باستخدام تقنية التحرير الجيني كريسبر)، وبالتالي طوروا أيضًا نماذج للعديد من الأمراض الوراثية. "من الأسهل إتلاف الجينات الموجودة في الخلايا أحادية الصيغة الصبغية ومعرفة نتيجة الضرر. على سبيل المثال، قمنا بتصنيف الجينات المرتبطة بالسرطان وأظهرنا كيف يمكن أن تؤدي الطفرة فيها إلى ظهور ورم. وبهذه الطريقة، حددنا أيضًا مجموعات الجينات المطلوبة لتمييز الخلايا الجذعية متعددة القدرات إلى أنواع مختلفة من الخلايا في الجسم، بما في ذلك الخلايا الجذعية العصبية، وكان هذا بمثابة الافتتاح لدراسة الأمراض الوراثية التي تتطور. في الجهاز العصبي المركزي"، يوضح البروفيسور بنفانيستي.
الغرض من البحث الحالي الذي أجراه البروفيسور بنفانيستي وفريقه، والذي حصل على منحة من مؤسسة العلوم الوطنية، هو فهم الجينات المشاركة في كل مرحلة من مراحل تمايز الخلايا الجذعية العصبية ومتى تبدأ الأمراض الوراثية العصبية في الظهور لدى الجنين. . ووفقا له، "لإنشاء نموذج لمرض، لا تحتاج إلى خلايا ناضجة. أما إذا بدأ بالخلايا الجنينية فيجب دراسته من هذه المرحلة. لفهم الخطأ الذي حدث في بداية الرحلة." الخلايا العصبية التي تم إنشاؤها في المختبر
لغرض أبحاثهم، يقوم الباحثون بعزل الخلايا الجذعية أحادية الصيغة الصبغية متعددة القدرات من بويضة غير مخصبة ومن ثم يمكن تحويلها إلى خلايا عصبية باستخدام مزيج من المواد بما في ذلك فيتامين أ وعامل نمو الأعصاب (بروتين يفرز من الخلايا التي تسبب النمو، تمايز وبقاء الخلايا العصبية). إنها تتسبب في تمايز الخلايا أولاً إلى خلايا جذعية عصبية أولية ثم إلى خلايا عصبية وخلايا دبقية (الخلايا الداعمة للخلايا العصبية في الدماغ) وعضيات دماغية (نسخ مصغرة من الدماغ). ووفقا للبروفيسور بنفانيستي، "من خلال هذا البحث والمكتبة التي أنشأناها، بدأنا في معرفة الجينات والبروتينات اللازمة لكل مرحلة من مراحل تمايز الخلايا إلى خلايا جذعية عصبية وخلايا عصبية، أي لتطور الدماغ". ، وما هي المرحلة الجنينية التي تتطور فيها الأمراض العصبية الوراثية. على سبيل المثال، لقد حددنا بالفعل العيوب الجينية (الطفرات) المرتبطة بالتوحد وصغر الرأس والتي تم التعبير عنها بالفعل في الخلايا الجذعية العصبية، حتى قبل إنشاء الخلايا العصبية نفسها. بالإضافة إلى ذلك، أظهرنا أن 20% من الأمراض التي تؤثر على نمو الجنين تبدأ بالفعل في الأسبوع الأول من الحمل. ومن خلال هذه الأساليب البحثية واستخدام الخلايا الجنينية، يمكننا فحص متى تبدأ جميع الأمراض العصبية الوراثية في الظهور ومحاولة تحديد الأدوية المناسبة للخلل الوراثي الذي أدى إليها. الخلايا الجذعية الجنينية البشرية
قام الباحثون أيضًا بدمج الخلايا أحادية الصيغة الصبغية التي تحتوي على طفرات مع الخلايا أحادية الصيغة الصبغية الطبيعية، وبالتالي حصلوا لأول مرة على مكتبة من الخلايا تحتوي على نسختين جينيتين، نسخة عادية وأخرى متحولة، وهي حالة تميز معظم حالات التوحد والأمراض الأخرى. في الخطوة التالية، يعتزمون فرز المكتبة إلى خلايا عصبية ومعرفة كيفية ظهور الأمراض فيها بهدف إيجاد علاج لها في المستقبل. في الماضي، اكتشف الباحثون بالفعل أدوية مناسبة لمتلازمة X الهشة (التي تسبب الإعاقة الذهنية النمائية والتوحد) من خلال نماذج ابتكروها للمرض واختبروها في تجارب ما قبل السريرية، ويأملون الآن أن يتم اختبارها في التجارب السريرية.
الحياة نفسها:
البروفيسور نسيم بنفانيستي، متزوج وله ثلاثة أبناء وثلاثة أحفاد، يسكن في القدس. الأسرة والعمل ("أساسًا مع الفريق الرائع من الطلاب والباحثين الذين يعملون في مختبري")، يملأان معظم وقته. وبقية الوقت يستمتع بمشاهدة المسرحيات والأوبرا في إسرائيل والخارج مع زوجته.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
