تتيح التقنيات الموجودة اليوم معرفة كل شيء تقريبًا عن الجينوم البشري من خلال عينة من المادة الوراثية من خلية واحدة. لكن الخطوة الضرورية التالية - دراسة البروتينات المشفرة بالجينوم - غالبا ما تتطلب جمع عينات من ملايين الخلايا، وهي كمية غير متوفرة عندما يتعلق الأمر بالخلايا النادرة الموجودة في الجسم بكميات صغيرة. في الدراسة أننشرت مؤخرا في المجلة العلمية طبيعة الاتصالات تقديم د جاكوب أبرامسون ومجموعته، في قسم علم المناعة في معهد وايزمان، طريقة لدراسة البروتينات في خلية واحدة مستخرجة من جسم حيوان أو إنسان. ولتحقيق هذه الغاية، استخدم العلماء خلايا نادرة تسمى mTECs، والتي تعمل كنوع من "صور السيلفي" الجينية، لأنها تقدم صورة كاملة تقريبًا للجينوم: على عكس الخلايا الأخرى في الجسم، تتمتع mTECs بالقدرة على التعبير تقريبًا عن جينوم ترميز البروتين بأكمله.
إن خلايا mTEC هي في الواقع جزء صغير من خلايا الغدة الصعترية، وهي الغدة التي تعمل كمقر رئيسي لجهاز المناعة، ولكن بدون هذه الخلايا، فإن جسمنا سيدمر نفسه ببساطة. وبما أن هذه الخلايا النادرة تعبر تقريباً عن كامل الجينوم الذي يشفر البروتينات، فإنها تنتج ما يشبه "المكتبة" لجميع بروتينات الجسم من أجل تعليم الجهاز المناعي عدم مهاجمة هذه المواد. لذلك، يمكن لخلايا mTEC أيضًا قتل أو تحييد الخلايا التائية التي قد تعمل ضد أنسجة الجسم، وبالتالي منع حالات "إطلاق النار من نيران قواتنا".
من أجل دراسة التفاعلات بين البروتينات داخل خلية mTEC، قامت طالبة البحث آيليت إيفين، وباحث ما بعد الدكتوراه الدكتور معين ليفي، ود. زيف بورات من قسم البنى التحتية لأبحاث علوم الحياة، تم تطوير طريقة جديدة تسمى PLIC، وهي عبارة عن مزيج من تقنيتين: إحداهما تحدد التغيرات في البروتينات أو التفاعلات بين البروتينات باستخدام كاشفات الفلورسنت، والأخرى تحدد موقع العديد من علامات الفلورسنت في خلية واحدة . وهكذا، فإن هذه التكنولوجيا شديدة الحساسية تجعل من الممكن تحديد وقياس التغيرات في البروتينات أو التفاعلات بين البروتينات في خلية واحدة، حتى عندما تكون هذه البروتينات موجودة بكميات ضئيلة.
وباستخدام هذه الطريقة، تمكن العلماء من اكتشاف بالتفصيل - ولأول مرة في البيئة الطبيعية لخلية معزولة عن الجسم - إحدى الآليات التي تمنع بها خلية mTEC الجهاز المناعي من شن هجوم مناعي ذاتي. أظهر العلماء أن نشاط mTEC ينتج عن تفاعل بين بروتينين رئيسيين: أحدهما مشفر بواسطة جين يسمى AIRE، والآخر مشفر بواسطة جين تحكم يسمى SIRT1. ووجدوا أيضًا أن SIRT1 ينشط AIRE عن طريق إزالة العلامة الكيميائية لمجموعة الأسيتيل منه. بالإضافة إلى ذلك، أظهر العلماء، باستخدام هذه الطريقة، أن بروتينات AIRE ترتبط ببعضها البعض وتشكل مجمعات نشطة - تمامًا كما خرجت مندراساته السابقة للدكتور أبرامسون.
وبحسب الدكتور أبرامسون، فإن هذه الأفكار قد تسمح بفهم أفضل لأمراض المناعة الذاتية، حيث يمكنها توجيه العلماء إلى العيوب الجينية والميكانيكية التي تسبب هذه الأمراض. على سبيل المثال، حقيقة أن SIRT1 يشارك في الوقاية من هجمات المناعة الذاتية تشير إلى أن الطفرات أو "التهجئة المختلفة" في هذا الجين قد تساهم في تكوين العديد من أمراض المناعة الذاتية. قد تساعد الدراسة أيضًا في فهم كيف يمكن للطفرات في جين AIRE أن تسبب أمراض المناعة الذاتية. يوضح الدكتور أبرامسون: "هناك العديد من المزايا للقدرة على دراسة التفاعلات بين البروتينات على مستوى الخلية الواحدة. وبهذه الطريقة يمكن دراسة الخلايا النادرة كما هي في الجسم، دون التشوهات التي تحدث عندما يتم زراعة العديد من الخلايا بشكل صناعي خارج الجسم.
وقد أظهر علماء المعهد أن PLIC يمكن استخدامه ليس فقط في الخلايا mTECs، ولكن أيضًا في الخلايا الأخرى. لذلك، وبصرف النظر عن مساهمتها في دراسة أمراض المناعة الذاتية، يمكن للطريقة الجديدة أن تساهم في دراسة الخلايا الجذعية، أو الخلايا النادرة في البطانة الداخلية للأمعاء، أو أنواع أخرى من الخلايا الموجودة في الجسم بكميات صغيرة جدًا.
#أرقام_علمية
على الرغم من أن خلايا mTEC تمثل أقل من 0.1% من خلايا الغدة الصعترية، إلا أنها تعبر عن أكبر عدد من الجينات في أجسامنا - أكثر من 90% من الجينوم المشفر للبروتين.
