تكشف مقاطع الفيديو الموثقة لأجنة الدجاج عن وجود خلايا خاصة تلعب دورًا حاسمًا في تطور القلب والأوعية الدموية
يعد نظام القلب والأوعية الدموية أحد أول الأجهزة التي تتشكل في الجسم. والسبب في ذلك هو أن الجنين يحتاج إلى أوعية دموية لنقل الأكسجين والمواد المغذية اللازمة لنموه. في الواقع، حقيقة أن هذه العملية تبدأ مبكرًا جدًا في التطور الجنيني تساهم في حقيقة أن العلماء ما زالوا يواجهون العديد من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها فيما يتعلق بأصل القلب والأوعية الدموية البدائية. أحد الأسئلة الرئيسية هو: كيف وأين تتشكل الخلايا السلفية، تلك الخلايا الأولى التي من المقرر أن تكون جزءًا من الجهاز القلبي الوعائي؟
د. لياد زمير، طالب بحث سابق في مختبر البروفيسور. الداد تزور من قسم بيولوجيا الخلايا الجزيئية في معهد وايزمان، طور طريقة لتصوير الخلايا السلفية الأولى لنظام القلب - باستخدام مقاطع فيديو تتابع هذه الخلايا في الوقت الفعلي طوال تطور الجنين. قام الدكتور زامير بدراسة العملية في بيض الدجاج المخصب، حيث تتشكل شبكة معقدة من الأوعية الدموية داخل كيس الصفار لغرض تغذية الجنين. نتائج البحث تم نشرها مؤخرا في المجلة العلمية الالكترونية موبايلي elife.
بالتعاون مع مختبر البروفيسور ريتشارد هارفي، من معهد أبحاث فيكتور تشانغ وجامعة نيو ساوث ويلز في أستراليا، ركز تزور وزمير على جين يسمى Nkx2-5. يشفر هذا الجين عامل النسخ - وهو بروتين تنظيمي يتحكم في التعبير عن مجموعات كاملة من الجينات الأخرى؛ وفي هذه الحالة، الجينات المشاركة في نمو القلب. يقول تزور: "عندما يتم إسكات Nkx2-5 في جنين الفأر، تكون النتيجة عيوبًا خطيرة في الأوعية الدموية والقلب". "ولكن في الآونة الأخيرة فقط تم ربط الجين بتطور الأوعية الدموية. وكشفت الدراسة الجديدة أنه بالإضافة إلى توجيه تطور القلب، يلعب Nkx2-5 دورًا رئيسيًا في التطور الأولي للأوعية الدموية المبكرة، وفي تكوين خلايا الدم الأولى. وهذا الدور لا يعتمد على أدواره في القلب".
أثناء مراقبة التعبير المبكر لـ Nkx2-5 في أجنة الدجاج، ولاحقًا في الفئران، اكتشف فريق البحث وجود خلايا سلفية تسمى الخلايا الوعائية الدموية. هذه الخلايا هي مصدر الدم والخلايا السلفية الوعائية، وهي الخلايا التي ستتطور منها الأوعية الدموية. يتم إنشاء هذه الخلايا الفريدة من الأديم المتوسط، وهي الطبقة الوسطى من الخلايا التي تظهر في الجنين النامي أثناء مرحلة المعدة. في الماضي، كان العلماء يتجادلون بحماس حول وجود الأرومات الوعائية الدموية، وإذا كانت موجودة بالفعل، حول دورها المحتمل.
وفي مقاطع الفيديو، تمكن الباحثون من رؤية الخلايا الوعائية الدموية تتحرك في الجنين وتنتج "جزر الدم". لقد فوجئوا برؤية بعض الخلايا الوعائية الدموية تنتقل إلى القلب، حيث شكلت مستعمرات من خلايا الدم الجذعية. وقد ساعدت هذه النتيجة على فهم دراسات أخرى، حيث وجد أن القلب المبكر يحتوي على خلايا تساعد في إنتاج خلايا الدم. وحدد الباحثون خلايا Nkx2-5 الخاصة في القلب وكذلك في الشريان الأورطي - أحد الأوعية الدموية الرئيسية في الجنين - التي تتشكل، حيث يبدو أنها تصنع خلايا دم جديدة. وفي وقت لاحق أثناء التطور، تنتقل هذه الخلايا المتخصصة إلى الكبد، حيث تكون مصدر تكوين خلايا الدم الجذعية في الجنين.
ولاختبار النتائج التي تم الحصول عليها في أجنة الدجاج، استخدم الباحثون طرقًا وراثية لتحديد الخلايا في أجنة الفئران. لقد أظهروا أن مجموعة من الخلايا الوعائية الدموية التي تعبر عن Nkx2-5 تظهر في كيس الصفار في الفئران. تشير هذه النتيجة إلى أن أصل الخلايا التي تعبر عن Nkx2-5 والتي تشكل نظام الدم قد تم الحفاظ عليه طوال التطور.
تطور القلب في حركة سريعة. تهاجر الخلايا المبكرة (باللونين الأخضر والأحمر) نحو الخط الأوسط في جنين الدجاج - حيث تتحد لتشكل القلب الجنيني
يقول تزور: "بعد 20 عاما من اكتشاف أحد الجينات الرئيسية في تطور القلب، تمكنا من رواية قصة جديدة عن نشاطه". "لقد أظهرنا أنه يعمل لفترة قصيرة في مرحلة مبكرة جدًا من تطور الأوعية الدموية والخلايا السلفية التي تنتج الدم - قبل نشاطه الرئيسي في خلايا القلب. لقد قدمنا أدلة دامغة على وجود هذه الخلايا المبكرة، وعلى مساهمتها في تطور القلب والأوعية الدموية".
إن الكشف عن الأصول القديمة لبعض الخلايا على الأقل التي تشكل خلايا الدم الجذعية لدى الجنين، قد يساعد في دراسة الأمراض التي تصيب الجهاز القلبي الوعائي.
