ما هي الشروط اللازمة لتحويل الخلايا الجذعية الجنينية إلى خلايا دماغ وكبد وعضلة القلب؟
منذ حوالي عام ونصف منحت مجلة "العلم" لقب اكتشاف العام للبحث في مجال الخلايا الجذعية الجنينية البشرية. يتم استخراج هذه الخلايا من الأجنة الصغيرة التي تكون في مرحلة نمو مبكرة جدًا، حتى قبل زرعها في الرحم. لم يتمايزوا بعد إلى أنسجة الجسم المختلفة، ومن المفترض حاليًا أن هذه الخلايا لديها القدرة على التمايز واكتساب خصائص مجموعة متنوعة من الأنسجة.
يقوم البروفيسور نسيم بنفانيستي، من قسم علم الوراثة في الجامعة العبرية، بدراسة الخلايا الجذعية الجنينية البشرية، والظروف البيئية التي تسمح لها بالتمايز والتحول إلى خلية ذات خصائص نسيج معين.
يقول البروفيسور بنفانيستي: "الخلية الجذعية الجنينية قادرة على أن تصبح خلية عضلية، وخلية كبد، وخلية عصبية، وأنواع أخرى من الخلايا. وعلى ما يبدو، فإن تكوين الجزيئات في بيئة الجنين النامي يختلف ما الذي يملي ويوجه تمايز هذه الخلايا في أنسجة الجسم المختلفة."
تابع البروفيسور بنفانيستي التمايز التلقائي للخلية الجذعية الجنينية في ظل ظروف المختبر. تمت زراعة الخلايا في البداية في أطباق الثقافة، ثم في حالة تعليق، حتى يتم تكوين "أجسام جنينية" تحتوي على عدد كبير من الخلايا. يقول بنفانيستي: «في صباح أحد الأيام، اقتربنا من المزارع، واكتشفنا بحماس شديد أن بعض خلايا «الجسم الجنيني» بدأت تنبض معًا. هذه بالطبع خلايا عضلة القلب، وما رأيناه في اللوحة هي خلايا قلب بشرية في مرحلة نمو مبكرة".
وبناءً على العلامات المعروفة، تم تصنيف الأنسجة لخلايا "الجسم الجنيني"، وبالإضافة إلى خلايا عضلة القلب، تم التعرف على خلايا من أكثر من عشرة أنسجة، بما في ذلك الخلايا العصبية والكلية والبنكرياس والغضاريف وخلايا الكبد. وخلايا الدم.
تتطور الأنسجة البشرية الأولى في المراحل المبكرة جدًا من حياة الجنين، ويتيح نمو الخلايا الجذعية الجنينية في المزرعة، من بين أمور أخرى، دراسة مراحل التطور هذه ومحاولة فهم أسباب "الإجهاض التلقائي" الذي يحدث في حوالي 20% من حالات الحمل.
قبل بضعة أشهر، تقدم ثمانين من الحائزين على جائزة نوبل بطلبهم إلى الرئيس جورج دبليو بوش لتمويل الأبحاث المتعلقة بالخلايا الجذعية الجنينية البشرية. ويزعمون أن زرع الخلايا الجذعية سيكون على المدى الطويل علاجًا للعديد من الأمراض، وقد يكون أيضًا بديلاً، في بعض الحالات، لزراعة الأعضاء.
يقول البروفيسور بنفانيستي: "بدلاً من حقن الأنسولين في مرضى السكري الحاد، سنقوم بزراعة خلايا البنكرياس المشتقة من الخلايا الجذعية الجنينية التي تمت زراعتها في المزرعة. وبالنسبة لمرضى باركنسون، بالإضافة إلى إعطاء الأدوية التي تعوض النقص في الخلايا العصبية في الدماغ، سنقوم أيضًا بزراعة خلايا صحية مشتقة أيضًا من الخلايا الجذعية الجنينية.
من أجل إنتاج خلايا عصبية أو بنكرياسية صحية، سيتعين على الباحثين أخذ الخلايا الجذعية وجعلها تتمايز بشكل محدد إلى خلايا الأنسجة المرغوبة. تسمى البروتينات الرئيسية التي توجه تمايز الخلايا إلى الأنسجة المختلفة بعوامل النمو، والعديد منها معروف منذ أكثر من عقدين من الزمن. إن التركيزات المختلفة لعوامل النمو في بيئة الجنين تضمن تمايز الخلايا الجذعية إلى أنسجة الجسم وتكوين الشخص بأكمله.
قام البروفيسور بنفانيستي وطلابه البحثيون، بالتعاون مع البروفيسور يوسف إيتزكوفيتس من مستشفى رمبام، باختبار تأثير ثمانية عوامل نمو رئيسية على تمايز الخلايا الجذعية في الثقافة. في بيئة ذات تركيز عالٍ من عامل نمو الأعصاب، على سبيل المثال، تمايزت الخلايا الجذعية إلى "جسم جنيني" تم تحديد 55٪ من خلاياه على أنها خلايا عصبية. من أجل إجراء عملية زرع الخلايا العصبية، يلزم وجود مجموعة خلايا متجانسة، تكون 100% من خلاياها خلايا عصبية، وبالتالي يتم إجراء تصفية الخلايا المطلوبة من جميع الخلايا الموجودة في المزرعة. يتم تلوين الخلايا العصبية باستخدام علامة فلورسنت معينة، وبمساعدة التكنولوجيا المتقدمة يتم إجراء "صيد" للخلايا الملونة. وفي نهاية التجربة، سيتم الحصول على مزرعة تحتوي على خلايا عصبية فقط.
وبنفس الطريقة يحاول بنفانيستي تحديد جرعات وأنواع عوامل النمو اللازمة لنمو البنكرياس والكبد والعضلات وأنواع الخلايا الأخرى في المزرعة. وتعد زراعة هذه الخلايا في جسم المرضى خطوة جريئة تتطلب التعامل مع المشكلة الرئيسية التي يواجهها الأطباء بعد عمليات زرع الأعضاء: الاستجابة المناعية للجسم لعملية الزرع. في كثير من الحالات يتعرف الجهاز المناعي على الزرعة كجسم غريب، فيهاجمها، ومن الممكن أن يموت المريض نتيجة رفض الزرعة وآثارها الجانبية. ويقول بنفانيستي: "من أجل حل مشكلة المناعة بسبب زراعة الخلايا، سيتم في المستقبل إنتاج خلايا جذعية مصدرها المريض نفسه"، حيث سيتم أخذ خلية من المريض المرشح للزراعة، وبعد يتم تكسيره في المختبر، وسيتم إدخال مادته الوراثية في البويضة. سوف تنقسم البويضة المخصبة تلقائيًا، وستحتوي بعض الخلايا الجذعية الناتجة على نفس الحمل الجيني الموجود في خلايا جسم المريض. سيتم زراعة الخلايا الجذعية المناسبة في المزرعة، وبمساعدة عوامل النمو سيتم تنظيم تمايزها. يقول بنفانيستي: "إذا كان الأمر يتعلق بزراعة خلايا كبد، فسنضيف عوامل النمو ذات الصلة إلى المزرعة، بالجرعة المناسبة، ونجعل الخلايا الجذعية تنقسم وتصبح خلايا كبد". "إذا كانت الخلايا العصبية، فسنضيف عوامل نمو أخرى إلى الثقافة ونسبب تمايزًا في اتجاه الخلايا العصبية." سيتم بعد ذلك زرع الخلايا في جسم المريض. والأمل هو أن يعالجها الجهاز المناعي كما يعالج خلايا الجسم الأصلية.
