تشارك العوامل البيئية في التحكم في عملية تمايز خلايا الدم الجذعية
يتكون نظام الدم لدينا من مجموعة كبيرة ومتنوعة من الخلايا "المتخصصة"، مثل خلايا الدم الحمراء، التي تحمل الأكسجين، والعديد من أنواع خلايا الدم البيضاء، التي توفر للجسم الحماية من الالتهابات. كل هذه تتطور في عملية تمايز الخلايا الجذعية في الدم. كيف يتم تحديد مستقبل و"المهنة المستقبلية" للخلايا الجذعية؟ كشف علماء إسرائيليون من معهد وايزمان للعلوم والجامعة العبرية في القدس، لأول مرة، عن خريطة مفصلة للتحكم الجيني في عملية التمايز، وتعلموا منها مبادئ جديدة حول طريقة التحكم في عملية التمايز. قد يكون لهذه النتائج عواقب بعيدة المدى على الأبحاث الأساسية، وفي وقت لاحق أيضًا على عالم الطب. ومن بين أمور أخرى، قد تؤدي إلى اكتشاف الآلية الجزيئية للعديد من الأمراض، بما في ذلك الاضطرابات العصبية وفقر الدم وسرطان الدم وغيرها. تشير هذه النتائج أيضًا إلى تأثير العوامل البيئية على صحتنا أكثر أهمية مما كنا نعتقد.
تعمل الخلايا الجذعية في الدم على تجديد إمدادات خلايا الدم بشكل مستمر. وخلافًا لمعظم الخلايا في جسمنا، فإن هذه الخلايا قادرة على الاستمرار في الانقسام لبقية حياتنا، ثم تتمايز فيما بعد وتصبح خلية بالغة من نوع أو آخر. تتضمن عملية التمايز عدة مراحل تحدث خلالها عدة تغييرات جذرية - وفي نهايتها تتكون خلية دم ناضجة تتخصص في عدد قليل من المهام. وتتطلب هذه العملية "تشغيل" و"إيقاف" آلاف الجينات بترتيب دقيق ومنظم. يتم التحكم في نشاط الجينات عن طريق تسلسلات تحكم قصيرة (مفاتيح) داخل الحمض النووي نفسه. يتم تنفيذ نشاط منطقة التحكم بمساعدة بروتينات فريدة تسمى "الهستونات" والتي تغلف الحمض النووي. عادةً ما تحافظ هذه البروتينات على مناطق التحكم في حالة "إيقاف التشغيل"، والتي تم تصميمها لضمان عدم حدوث أي تنشيط غير مرغوب فيه. ولذلك، ومن أجل "تفعيل" التعليمات وإتاحة الوصول إلى العوامل ذات الصلة، لا بد من "فتح" آليات الإغلاق. يتأثر تنظيم هذه التغييرات بالعوامل البيئية.
دكتور عيدو أميت وعمل طالب البحث ديفيد لارا إستياسو، من قسم علم المناعة في معهد وايزمان للعلوم، بالتعاون مع البروفيسور نير فريدمان وطالب البحث أساف وينر، من كلية راشيل فاسليم بنين للهندسة وعلوم الكمبيوتر ومعهد ألكسندر سيلفرمان علوم الحياة في الجامعة العبرية في القدس. وقاموا معًا للمرة الأولى برسم خريطة لعمليات التنشيط والتثبيط لبروتينات الهيستون في عملية تمايز خلايا الدم. لقد طور العلماء طريقة جديدة لرسم الخرائط اللاجينية، والتي تتيح أخذ عينات من عدد صغير من الخلايا ورسم خريطة لحالة الهستونات على طول جميع قواعد الحمض النووي. سمحت لهم هذه الطريقة برسم خريطة لأول مرة للتغيير في التحكم في نظام خلايا الدم، من الخلايا الجذعية إلى الخلايا البالغة.
أبحاثهموالتي تنشر هذه الأيام في المجلة العلمية علوم، أسفرت عن نتائج مذهلة: ما لا يقل عن نصف تسلسلات التحكم التي اكتشفوها يتم فتحها في المراحل المتوسطة من تمايز الخلايا. علاوة على ذلك، يتم تنشيط معظم تسلسلات التحكم الفريدة للخلايا "المتخصصة" قبل وقت طويل من وصول الخلايا إلى المرحلة التي يتم تنشيطها فيها. وهذا هو السبب الذي يجعل الخلايا في المراحل المتوسطة أكثر "مرونة" في قدراتها مما كان متوقعًا. يقول لارا إستياسو: "يغير هذا الاكتشاف فهمنا لعملية تحديد مصير خلايا الدم الجذعية، ويشير إلى أنها عملية ديناميكية تتأثر بالعوامل البيئية أكثر مما كان مفترضًا في الماضي".
على الرغم من أن البحث ركز على تمايز خلايا الدم، إلا أن العلماء يعتقدون أن قواعد عمل الآلية قد يتم الحفاظ عليها أيضًا في عمليات التمايز في التطور الجنيني وفي الأنسجة الناضجة الأخرى، مثل البنكرياس. يقول وينر: "يمهد هذا البحث الطريق لفهم عناصر التحكم في عملية التمايز الخلوي لدى البشر". إن تحديد موقع تسلسل الحمض النووي الذي ينظم مصير الخلايا الجذعية، وفهم الآلية التي تنشطها، قد يسمح في المستقبل بتطوير الأدوات الجراحية اللازمة لتطوير الطب الشخصي، وربما حتى أدوية تجديد الخلايا، التي يمكنها إعادة برمجة الخلايا. الخلايا الجذعية وإنشاء كل خلية دم نحتاجها كقطع غيار.
