ومن خلال إنشاء خلايا جذعية جنينية ومشيمية صناعية ومقارنتها، حدد الباحثون من الجامعة العبرية نحو 14,000 ألف موقع في الجينوم يتحكم في تطور جميع أعضاء الجنين.
دراسة أجراها فريق من الباحثين من الجامعة العبرية ونشرت في مجلة Nature Communications المرموقة بقيادة البروفيسور يوسي بوغانيم من معهد الأبحاث الطبية في كلية الطب في الجامعة والبروفيسور تومي كابلان من كلية الهندسة والحاسوب اكتشف قسم العلوم والبيولوجيا الحاسوبية ما يقرب من 14,000 منطقة في الحمض النووي تشكل البرنامج الأولي لتكوين الجنين.
في عام 2006، وجد العلماء اليابانيون أنه من الممكن أخذ خلايا الجلد، وإدخال أربعة جينات جنينية فيها وإعادة برمجتها لتتصرف وتعمل مثل الخلايا الجذعية التي تشكل الجنين نفسه، والتي تتشكل بعد أيام قليلة من الإخصاب. هذه الخلايا التي يتم إنشاؤها من خلايا الجلد هي خلايا جذعية جنينية صناعية مطابقة للخلايا الجذعية الجنينية الطبيعية، وهي في الحالة الأولى في عملية التطور الجنيني وتكون مسؤولة عن تطور جميع الخلايا الجنينية، ولكن دون القدرة على تكوين أنسجة خارج الجسم مثل المشيمة.
في عام 2015، اكتشف البروفيسور بوغانيم وفريقه لأول مرة طريقة إنتاج خلايا جذعية مشيمية صناعية من خلايا الجلد، وبالتالي طوروا القدرة على الإنتاج الاصطناعي للنوعين الأساسيين من الخلايا الجذعية في التطور الجنيني والتي يتم إنشاؤها بعد إخصاب الجنين. البويضة بواسطة خلية منوية.
وفريق البحث من الجامعة العبرية والذي ضم أيضا للأستاذ' بوغانز וالبروفيسور كابلان طلاب الدكتوراه محمد جابر، أحمد رضوان، ناثانيال لوفر قارن وتحقق من العمليات التي تتطلبها خلية الجلد لتحويل هويتها وتصبح خلية جذعية جنينية أو مشيمية صناعية. وأوضح البروفيسور بوغنيم: "لقد استخدمنا أحدث طرق التحليل وقمنا خلال عملية التحول بفحص جميع التغييرات التي تمر بها خلية الجلد من أجل تغيير هويتها إلى نوعي الخلايا. وشملت هذه التحليلات التغيرات في التعبير الجيني لخلية الجلد طوال العملية، والتغيرات في بنية الحمض النووي وتعبئته داخل نواة خلية الجلد المتغيرة، وكذلك التغيرات في الوسم اللاجيني (الجزيئات الكيميائية التي تزين الجلد). DNA وهي المسؤولة عن التعبير السليم عن الجينات)، والتي كانت جميعها حاسمة لنجاح تحويل خلايا الجلد إلى خلايا جذعية جنينية أو مشيمية صناعية."
واكتشف الباحثون أن التغيرات التي تمر بها خلية الجلد لتصبح خلية جذعية جنينية صناعية أو خلية جذعية مشيمية صناعية تختلف عن بعضها البعض بشكل كاسح وعلى جميع المستويات التي تم اختبارها على الرغم من أن العمليتين بدأتا من نفس خلايا الجلد.
أثناء تحويل خلية الجلد إلى خلية جذعية جنينية صناعية، بدأت مناطق الحمض النووي المهمة لتكوين الدماغ والقلب والكبد في إعادة تنظيمها داخل خلية الجلد المتغيرة وإعدادها للقدرة على التمايز، مع إعطاء إشارة مناسبة ، إلى خلايا المخ والقلب والكبد. وبدلاً من ذلك، بدأت مناطق في الحمض النووي لخلية الجلد التي بدأت عملية التحول إلى خلية جذعية مشيمية صناعية في إعادة تنظيم نفسها من أجل إعطاء الخلية المتحولة القدرة على التجذير وجذب الأوعية الدموية، كما يحدث أثناء الزرع الطبيعي للجنين.
ويتابع بوغانيم: "لقد تمت ملاحظة الاكتشاف الأكثر روعة عندما قمنا بمقارنة العمليتين في وقت واحد ونظرنا إلى جزيء كيميائي خاص يسمى الميثيل الذي يزين مناطق معينة من الحمض النووي وهو المسؤول عن إسكاتها". "لقد اكتشفنا حوالي 14,000 موقع DNA مزين بالميثيل والتي توجد فقط في الخلايا الجذعية المشيمية الاصطناعية وليس على الإطلاق في الخلايا الجذعية الجنينية الاصطناعية. وفي الخطوة التالية، حاولنا فهم معنى تلك المواقع وأذهلنا عندما اكتشفنا أن هذه المواقع هي المسؤولة عن خلق جميع أعضاء وخلايا الجنين النامي، من الدماغ والقلب والكبد والكليتين إلى الهيكل العظمي. والعمود الفقري والأنسجة الضامة."
ويضيف بوغانيم أن "هذا الاكتشاف له أهمية كبيرة لأنه قد يفسر آلية الدفاع لدى الجنين التي لا تسمح لخلايا المشيمة المبكرة بالتطور إلى خلايا جنينية". وبما أن خلايا المشيمة معرضة بطرق عديدة للتلف والالتهابات، فإن هناك آلية وقائية لن تسمح للخلية التالفة بالهجرة نحو الجنين النامي والاندماج فيه.
في السنوات الأخيرة، تم إجراء عدد كبير من المحاولات لفهم كيفية تطور الخلايا الجذعية للجنين والمشيمة في وقت واحد ولكن لا تندمج مع بعضها البعض. إن اكتشاف البروفيسور بوغانيم وفريقه، والذي لا يمكن اكتشافه إلا من خلال تكوين خلايا جذعية جنينية ومشيمية صناعية، وليس من خلال النظر إلى جنين طبيعي، قد يلقي الضوء على آلية الدفاع هذه. تم دعم هذا البحث من قبل المنح البحثية التنافسية للاتحاد الأوروبي (ERC)، ومنحة HHMI الأمريكية والمؤسسة الوطنية للعلوم.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
