باستخدام نهج متعدد التخصصات، يدحض العلماء نموذجًا قديمًا ويقترحون إطارًا جديدًا وأكثر شمولاً للموجات التي تنتقل عبر الخلايا
قام باحثون من جامعة بن غوريون في النقب ومعهد وايزمان بدحض نموذج قديم يشرح كيف تقوم آلية بلمرة ألياف الأكتين في الخلايا بإنشاء موجات على سطح الخلية، ويقدمون رؤى فريدة تتجاوز الفهم الأساسي لوظيفة الخلية التي تشير إلى إلى استراتيجيات جديدة يمكن أن تكون ذات صلة في النهاية باكتشاف السرطان وعلاجه.
نُشرت أبحاثهم هذه الأيام في مجلة Nature Communications، وهي واحدة من أهم ثلاث مجلات لأبحاث متعددة التخصصات مثل هذه، والتي تجمع بين الرياضيات والفيزياء الحيوية وعلم الأحياء التجريبي.
تعد ألياف الأكتين أحد المكونات الأساسية للهيكل العظمي الناعم والديناميكي للخلايا وتلعب دورًا مهمًا في إعادة تشكيل التشكل الخلوي والحركة الخلوية. وترتبط هذه الظاهرة ببلمرة ألياف الأكتين التي تسبب طيات في غشاء الخلية (وبالتالي موجات بشكل عام) تظهر على سطح الخلية وداخلها. يُعرف هذا السلوك أيضًا باسم كثرة الخلايا الكبيرة، حيث تنتج الخلية فقاعات غشائية، والتي يتم امتصاصها في الخلية في نهاية العملية. ووفقا للتفاهمات الجديدة، فإن مثل هذه الموجات الدائرية لها غرض مزدوج: إدخال جزيئات كبيرة (على سبيل المثال، العناصر الغذائية) التي تحتاجها الخلية ولكن لا يمكنها الحصول عليها من خلال القنوات الأيونية، و"تهيئة" شكل الخلية عن طريق تدمير البنية التي تتطور في الخلية. البنية التحتية للخلية عن طريق بلمرة الأكتين، أي آلية التليين الفعال لهيكل الخلية. تتمركز الموجات أيضًا في مستقبلات الفقاعات من سطح الخلية، مما يجعل من الممكن اكتشاف العديد من الإشارات الكيميائية والاستجابة لها.
وحتى الآن، يعتقد الباحثون أن الآلية التي تتميز بها حركة الموجات تشبه النبضات في المكان والزمان، على غرار النبضات الكهربائية في الجهاز العصبي والقلب. لكندكتور اريك يوتشيليس (جامعة بن غوريون في النقب)، البروفيسور نير حاكم (معهد وايزمان) وزميلهم في مرحلة ما بعد الدكتوراه دكتور اريك بورنيت (من ألمانيا) اكتشف بعد إعادة فحص هذه الموجات، والتي لوحظت في التجارب، أن الوصف الرياضي التقريبي للنبضات غير مناسب. بدلًا من ذلك، تنتمي طيات الأغشية هذه إلى مجموعة مختلفة وفريدة من السلوكيات العامة والديناميكية: جبهات الموجة. تربط واجهة الموجة في الواقع بين التركيزات العالية والمنخفضة من الأكتين. وقام الباحثون ببناء نموذج ذو آثار عامة، لا يعيد إنتاج سلوك الموجات فحسب، بل يتنبأ أيضًا نوعيًا بالسلوكيات الديناميكية الجديدة، والتي تم العثور عليها أيضًا في التجارب بشكل مدهش. ولذلك، فإن نهجهم يفتح إمكانيات جديدة للعديد من التطبيقات المستقبلية، بما في ذلك التطبيقات في أبحاث السرطان.
أشارت الدراسات السابقة في أبحاث السرطان إلى أن تعطيل ديناميكيات الموجة الطبيعية يمكن أن يعزز الأنماط الظاهرية السرطانية، على غرار الديناميكيات التي لوحظت في الدراسة الحالية. بالإضافة إلى ذلك، فإن فهم كثرة الخلايا الكبيرة عن طريق الموجات، وهي آلية مهمة لامتصاص العناصر الغذائية في الخلايا النامية وإعادة تدوير المستقبلات على سطح الخلية، يمكن أن يساعد بالتالي في فهم الخلايا السرطانية.
يقول يوجليس: "الآن بعد أن أصبح لدينا فهم أفضل لهذه الموجات، إذا تمكنا من التحكم في ديناميكياتها، فمن حيث المبدأ يمكننا المساعدة في منع أو اكتشاف المسارات المؤدية إلى الخلايا السرطانية، مع استخدام وتطوير آليات لم تكن حتى الآن في المقدمة بالضرورة". والحكومة.
وكان الدكتور إريك بورنيت ضيفا في معهد وايزمان للبحث المشترك. باحث آخر ومؤلف المقال هو البروفيسور هانز غونتر دوبرينر والذي كان المشرف على الدكتور إريك بيرنيت لنيل درجة الدكتوراه من جامعة بريمن في ألمانيا والذي أجريت في مختبره التجارب.
وقد تم دعم هذا البحث من قبل مؤسسة أديليس، ووزارة البنية التحتية الوطنية والطاقة والمياه الإسرائيلية وخدمة التبادل العلمي الألمانية.
