إن التصاق الخلايا بوسط نموها ليس "التصاق" بسيطًا وسلبيًا، بل هو عملية معقدة. ويتم ذلك من خلال "مناطق الالتصاق المستهدفة"، التي تربط السطح الخارجي للخلية والأنسجة الضامة
إن التصاق الخلايا بوسط نموها ليس "التصاق" بسيطًا وسلبيًا، بل هو عملية معقدة. ويتم ذلك باستخدام "مناطق الالتصاق المستهدفة"، التي تربط السطح الخارجي للخلية بالأنسجة الضامة. وتتكون مناطق الالتصاق هذه من مئات البروتينات المختلفة، التي تربط الهيكل الداخلي للخلية، بشكل غير مباشر، بالسطح الخارجي، وتلعب دورا مركزيا في تثبيت الخلية في مكانها في الأنسجة. ومؤخرًا، أصبح من الواضح أن مناطق الاتصال تلعب أيضًا دورًا مركزيًا في استشعار خصائص بيئة الخلية، وفي نقل المعلومات المجمعة بداخلها إلى داخل الخلية. كشفت دراسة جديدة أجراها علماء في معهد وايزمان للعلوم أن عمليات الاستشعار التي يتحكم فيها التصاق الخلايا هي عمليات يتم التحكم فيها بعناية، بحيث أنه حتى الخلايا التي تهاجر في جميع أنحاء الجسم عادة "تفحص الأرض" قبل الانطلاق في رحلة، من أجل يعدون أنفسهم للحركة.
يقوم البروفيسور بيني جيجر والبروفيسور ألكسندر بيرشادسكي، من قسم البيولوجيا الجزيئية للخلية، بالتحقيق في الطرق التي تستشعر بها الخلايا الخصائص الفيزيائية لبيئتها، وتتفاعل معها. ضغط الدم، وتوتر العضلات، والتصلب والتوتر في الأنسجة - كل هذه قوى تؤثر على الخلايا، وتؤثر على سلوكها ومصيرها. بالإضافة إلى القوى الخارجية، يمكن للخلايا نفسها أيضًا ممارسة قوى الانكماش من خلال الألياف الخلوية التي تنتمي إلى "الهيكل الخلوي": عندما تلمس الخلية سطحًا، فإنها ترتبط به بشكل غير محكم، أثناء الانكماش، لفحص السطح أثناء السحب. إذا أظهر الاختبار أن السطح يحتوي على المكونات المناسبة للخلية، وله الخواص الميكانيكية المناسبة (على سبيل المثال، النعومة أو الصلابة)، فإن الخلية تلتصق بها، وفي هذه العملية تزيد مواقع التصاقها، بهدف خلق مناطق الالتصاق المركزة، وهي عملية تؤدي إلى انتشارها على السطح.
لمحاولة فهم العلاقات المتبادلة المعقدة بين الخلية المصابة والسطح المرتبط بآلية استشعار الخلية، قام البروفيسور جيجر والبروفيسور بيرشادسكي، جنبًا إلى جنب مع زملائهم الباحثين الدكتور ماشا بيرجر-خوتورسكي والدكتورة ألكسندرا ليختنشتاين، بتصميم وإنشاء نظام تجريبي يتم فيه وضع الخلايا على أسطح بوليمرية تختلف في صلابتها ولكنها متشابهة في خواصها الكيميائية.
وأشار الفحص المجهري إلى وجود اختلافات كبيرة في سلوك الخلايا على نوعي الأسطح: الخلايا التي كانت موجودة على الأسطح الأكثر ليونة تنتشر بالتساوي في جميع الاتجاهات، مكونة أسطحًا دائرية - تشبه "بيضة العين"، بينما وعلى الأسطح الصلبة اتخذت الخلايا أشكالًا مستطيلة. يمنح الشكل المطول الخلايا قطبية - "الرأس" و"الذيل"، وهو ما يسمح للخلايا بالتحرك والهجرة - وهي سمة أساسية للتطور الجنيني، وشفاء الجروح، ونمو الأنسجة وإصلاحها. وكشفت نظرة فاحصة أيضًا عن اختلافات كبيرة في بنية مواقع الاتصال المستهدفة: على السطح الناعم، أنشأت الخلايا المستديرة العديد من نقاط الالتصاق الصغيرة، والتي تم توزيعها بشكل موحد على طول حافة الخلية بالكامل. في المقابل، أنشأت الخلايا على الأسطح الصلبة مناطق اتصال كبيرة ومركزة، والتي تميل إلى التطور بشكل رئيسي في مناطق الرأس والذيل المستقبلية، حتى قبل بدء عملية الاستطالة. وبعبارة أخرى، فإن اختيار ما إذا كانت الخلية ستكون مستطيلة وجاهزة للسفر، أو شكل دائري وثابت، يعتمد بشكل مباشر على صلابة السطح الذي تقع عليه الخلية؛ تعمل مناطق الاتصال المستهدفة، من بين أمور أخرى، كأجهزة استشعار للصلابة.
ولفهم عملية مكافحة العدوى الخلوية على المستوى الجزيئي، قام الباحثون بشكل منهجي بحظر حوالي 80 جينًا مختلفًا، والتي ترمز للبروتينات التي تشارك في عمليات نقل الإشارات في الخلية، باستخدام تقنية إسكات الجينات. ثم تحقق من كيفية تفاعل كل خلية من هذه الخلايا مع السطح. في هذه المرحلة، تعاون العلماء مع البروفيسور تسفي كام من قسم البيولوجيا الجزيئية للخلية في المعهد، الذي ساعد في الفحص المجهري الآلي، والتحليل الآلي للمعلومات المرئية، وفي القياس الكمي للبيانات، والدكتور راماشوامي كريشنان. من جامعة هارفارد، الذي طور طريقة لقياس القوى التي تنشأ في الخلايا، عندما تسحب على سطح ما.
وأشار تحليل النتائج إلى أنه في بعض الحالات، أدى إسكات الجينات إلى فقدان الخلايا قدرتها على الاستقطاب، أو ضبط حجم الالتصاقات المستهدفة التي تخلقها مع صلابة السطح. وفي خلايا أخرى، تسبب إسكات الجينات في حدوث تغييرات في قبضة الخلية على السطح، أو في قدرتها على الإحساس بالقوى الميكانيكية والاستجابة لها. وكان الاستنتاج الذي توصلت إليه الدراسة - المنشورة في مجلة Nature Cell Biology - هو أن استقطاب الخلايا هو عملية معقدة للغاية، مدفوعة بقوى ميكانيكية ويتم التوسط فيها من خلال اتصالات الخلايا المستهدفة. ويتم التحكم في العملية على عدة مراحل، والتي تؤثر على إنتاج القوى في الخلية، وكذلك إدارة الاستجابة للقوى المختلفة. يقول البروفيسور بيرشادسكي: "لقد فاجأتنا كمية عوامل التحكم المشاركة في هذه العملية". ويختتم البروفيسور جيجر قائلاً: "لقد اكتشفنا وجود علاقة قوية بين تطور الاتصالات الخلوية مع "بيئة معيشتها" وإنتاج القوة بواسطة الخلايا واستقطابها وهجرتها، وحددنا بعض عوامل التحكم الرئيسية في هذه العملية. "
قد تكون هذه النتائج مفيدة في العديد من مجالات علم الأحياء والبحوث الطبية الحيوية. لذلك، على سبيل المثال، يعتقد العلماء أن أفكارهم ذات صلة بالخلايا التي تبطن الأوعية الدموية. تتعرض هذه الخلايا لتيارات دوامية وتغيرات في الضغط - مما قد يؤدي إلى تكوين رواسب شريانية أو تطور غير طبيعي للأوعية الدموية الطرفية. قد يساعد الفهم الأفضل للعملية في تحديد الأهداف العلاجية المحتملة، والتي يمكن مهاجمتها في المستقبل بالأدوية.
