تمكن باحثون من معهد وايزمان من فك شفرة الآلية الجزيئية التي تدفع الخلايا الجذعية المكونة للدم إلى التمايز. النتائج التي توصلوا إليها قد تسمح لهم بالنمو
في "Never Land" يختبئ الأطفال الضائعون الذين لم يكبروا أبدًا - على الأقل وفقًا لكتاب الأطفال "بيتر بان". يحتوي جسمنا أيضًا على خلايا لا تشيخ أبدًا: الخلايا الجذعية للأنسجة المختلفة، وهي مصدر جميع الخلايا التي تتجدد في الجسم. على غرار "الأرض أبدًا"، تختبئ الخلايا الجذعية لجهاز الدم في منافذ في الهيكل العظمي، ومن هناك تكسب مصنعًا ضخمًا لإنتاج حوالي 500 مليار خلية دم كل يوم. على الرغم من التقدم الكبير الذي تم إحرازه في زراعة الخلايا الجذعية الجنينية في الثقافة، إلا أن القدرة على تنمية الخلايا الجذعية المكونة للدم محدودة للغاية - خارج النخاع العظمي، تفقد خصائصها الفريدة، وتتمايز إلى خلايا ناضجة في غضون أيام قليلة. وفي دراسة جديدة أجراها علماء معهد وايزمان للعلوم، ونشرت مؤخرا في المجلة العلمية Nature Cell Biology، تمكن الباحثون من فك شفرة الآلية الجزيئية التي تدفع الخلايا الجذعية المكونة للدم إلى التمايز. وقد تسمح النتائج التي توصلوا إليها بنمو هذه الخلايا في المزرعة، بحيث يمكن استخدامها في عمليات زرع الأعضاء لدى المرضى المصابين بالسرطان وأمراض أخرى. وقد تمكن النتائج من تطوير علاج دوائي من شأنه أن يؤثر على نظام الدم بشكل مختلف: فهو سيقضي على الخلايا السرطانية - دون تدمير الخلايا الجذعية المكونة للدم.
مجموعة البروفيسور يعقوب حنا من قسم الوراثة الجزيئية متخصصة في الخلايا الجذعية. في حين أن الخلايا الجذعية الجنينية، "بطاقة الجوكر" للجسم التي يمكنها التمايز إلى أي نوع من الخلايا، لا تظهر إلا لفترة قصيرة بعد عملية الإخصاب، فإن الخلايا الجذعية البالغة تبقى معنا طوال حياتنا، لكن قدراتها أكثر تواضعا: فهي تبقى ". شابة إلى الأبد"، لكنها لا تتمايز إلا في خلايا أنسجة معينة. يركز الاهتمام البحثي بالخلايا الجذعية على دراسة الآليات التي تدفعها إلى التمايز إلى خلايا ناضجة أو الحفاظ عليها في حالتها "الجذعية". يقول البروفيسور هانا: "بالضبط، من الأسهل الحفاظ على الخلايا الجذعية الجنينية في المزرعة في حالتها البدائية". "في الخلايا الجذعية البالغة، يكون هذا الأمر صعبًا أو مستحيلًا - فهي أقل استقرارًا بكثير، وسرعان ما تفقد خصائصها الفريدة خارج الجسم."
وفي دراسة سابقة، اكتشف البروفيسور هناء إنزيمًا يدفع الخلايا الجذعية الجنينية لبدء التمايز من خلال عملية كيميائية حيوية تعرف باسم مثيلة الحمض النووي الريبوزي (RNA). قد تخضع جزيئات Messenger RNA (mRNA)، التي تحتوي على التعليمات الجينية لبناء البروتينات، لتغيرات كيميائية تؤثر على وظيفتها؛ واحدة من أكثرها شيوعا هي المثيلة - إضافة مجموعة الميثيل إلى موقع معين على جزيء الحمض النووي الريبي (RNA). عندما قام العلماء بتعطيل نشاط إنزيم Mettl3 في أجنة الفئران، توقفت عملية المثيلة، وتم تثبيط تمايز الخلايا - ومات الجنين.
في الدراسة الحالية، قامت البروفيسورة هناء بفحص ما يحدث عندما يتم تعطيل إنزيم Mettl3 في الخلايا الجذعية البالغة. ولتحقيق هذه الغاية، تعاون مع مختبر البروفيسور لاي دينغ من مركز إيرفينغ الطبي بجامعة كولومبيا في نيويورك. وقام الباحثون بهندسة الفئران بحيث يمكن تعطيل نشاط الإنزيم في نظام الدم فقط. "عندما قمنا بتعطيل نشاط الإنزيم، رأينا أنه لم يتم تكوين خلايا دم أكثر نضجا، وأن نظام الدم يضعف. يقول البروفيسور هناء: "يمكن للمرء أن يعتقد أن شيئًا ما قد حدث للخلايا الجذعية، لكنها استمرت في العمل بشكل طبيعي، باستثناء تغيير واحد: توقفت عن التمايز". وفي وقت لاحق، اكتشف الباحثون الآلية الجزيئية الكاملة: بعد تعطيل الإنزيم، توقفت عملية المثيلة - وانخفضت مستويات البروتين المعروف باسم Myc بشكل كبير؛ وعندما أعاد الباحثون مستويات البروتين إلى وضعها الطبيعي، حيث تمكنت الخلايا المكونة للدم من التمايز.
إن اكتشاف الآلية قد يجعل من الممكن تنمية الخلايا الجذعية المكونة للدم في المزرعة بكميات تسمح باستخدامها في عمليات زرع نخاع العظم لدى مرضى سرطان الدم وأنواع السرطان الأخرى. إن زراعة الخلايا الجذعية المكونة للدم في المختبر قد تسمح أيضًا بالعلاج الجيني عن طريق إدخال الجينات في هذه الخلايا قبل زرعها في الجسم. يقول البروفيسور هانا: "إلى جانب القدرة المحسنة على تنمية الخلايا الجذعية في المزرعة، فإن النتائج تثير إمكانية مهاجمة نظام الدم بشكل مختلف". "حتى الآن، أدت الغالبية العظمى من العلاجات، على سبيل المثال العلاج الكيميائي، إلى إتلاف النظام بأكمله - من الخلايا الجذعية إلى الخلايا الناضجة. من ناحية أخرى، فإن التأثير على مستوى المثيلة في نظام الدم، يمكن أن يجعل من الممكن قتل الخلايا السرطانية، وكذلك خلايا الدم السليمة بالطبع، ولكن دون الإضرار بالخلايا الجذعية. وبعد القضاء على الخلايا السرطانية، سيكون من الممكن استعادة قدرة الخلايا الجذعية على التمايز واستئناف إنتاج الدم." هناك بالفعل العديد من الشركات في السوق اليوم التي تحاول العثور على مثبطات المثيلة لأسباب أخرى. وتعزز هذه الحقيقة احتمال أن تشكل النتائج أساسًا للعلاج الدوائي للسرطان في المستقبل.
