زرع الخلايا الجذعية الجنينية لدى المرضى ليس عمليا بعد، لكن باحثين إسرائيليين حددوا المرحلة في حياة الجنين عندما تكون خلاياه أكثر ملاءمة للزرع
إن فكرة استخدام الخلايا الجذعية الجنينية لزراعة الأنسجة لا تخرج من الأجندة العلمية. والسبب في ذلك هو النقص الحاد في الأعضاء المخصصة للزراعة. ولكن على الرغم من أن المزيد والمزيد من الباحثين تمكنوا في السنوات الأخيرة من جعل الخلايا الجذعية الجنينية تتمايز إلى خلايا محددة، فإن زرع الخلايا في المرضى الذين يحتاجون إلى أعضاء وأنسجة لا يزال غير مرئي.
ينطوي زرع الخلايا الجذعية الجنينية على خطرين رئيسيين. الأول هو أن الخلايا الجذعية سوف تسبب رد فعل الرفض بعد زرعها. ولمنع الرفض، ينبغي زرع الخلايا الشابة قدر الإمكان. لكن الخلايا الجذعية التي تكون في المراحل المبكرة من التطور قد تسبب مشكلة أخرى. لا تزال بعض هذه الخلايا خلايا متعددة الأغراض غير متمايزة، وبعد زرعها قد تشكل أورامًا تسمى الأورام المسخية، والتي تحتوي على مجموعة كبيرة من الأنسجة. لذلك، من أجل إجراء عملية زرع ناجحة، يجب العثور على النافذة الزمنية عندما تكون الخلايا الجذعية قد "التزمت" بالفعل باتجاه تمايز معين (وبالتالي لن تتطور إلى ورم مسخي)، لكنها لا تزال لا تثير الاستجابة المناعية تجاههم (وبالتالي لا يحدث أي رفض).
قرر البروفيسور يائير رايزنر، من قسم المناعة في معهد وايزمان، البحث عن هذه النافذة الزمنية. اختار رايزنر إجراء تجارب على خلايا الكلى الجنينية، بسبب الطلب الكبير على الكلى من أجل زرعها. أجريت التجارب على الأجنة البشرية وأجنة الخنازير. "تتشابه أعضاء الخنازير المختلفة في وظائفها مع الأعضاء البشرية، وبالتالي قد تكون بديلاً مهمًا بسبب الصعوبة الأخلاقية لاستخدام الأجنة البشرية المجهضة"، يوضح رايزنر.
وفي كلا النوعين من الأجنة، حدد الباحثون المناطق التي من المفترض أن تتطور منها الكلى بعد أسابيع قليلة من بداية الحمل. "لقد قمنا بإزالة قطعة صغيرة من الأنسجة من هذه المناطق، وزرعناها في الفئران واختبرنا ما إذا كانت خلايا الأنسجة تنجح في التطور إلى كلية طبيعية عاملة." وقام فريق الباحثين، الذي ضم أيضًا الدكتور بيني ديكل والدكتورة تانيا بوركوفا من مختبر رايزنر، والبروفيسور جاستن باسويل من مركز شيبا الطبي، بزراعة الخلايا الجنينية في مساحة صغيرة تحت كلية الفئران التي تفتقر إلى جهاز المناعة ( في مثل هذه الفئران، أي نسيج دون حدوث رد فعل الرفض). بعد الزرع، تم امتصاص الأنسجة الجنينية في جسم الفأر واستمر في التطور؛ وتتحول الخلايا الجنينية إلى خلايا كلوية وتنتج البول.
"في الفئران التي تم فيها زرع خلايا من أجنة الخنازير، رأينا أنه عندما تم أخذ الخلايا من جنين يبلغ من العمر ثلاثة أسابيع، تطورت الأورام المسخية. ولكن عندما تم أخذ الخلايا من أجنة عمرها أربعة أسابيع، تطورت كلية من الخلايا. بمعنى آخر، الخلايا الجذعية القادرة على التسبب في ورم مسخي تختفي في أجنة الخنازير عند عمر أربعة أسابيع، ومن تلك اللحظة ستتحول جميع الخلايا إلى أنسجة الكلى. وفي تجربة مماثلة تم فيها زرع خلايا جذعية من أجنة بشرية في فئران، أصبح من الواضح للباحثين أنه فقط عندما تم أخذ الخلايا من أجنة عمرها سبعة أسابيع فما فوق لم تتطور الأورام المسخية.
وكان السؤال التالي هو متى يبدأ الجهاز المناعي للزرعة بمهاجمة أنسجة الجنين. يقول رايزنر: "يحدث هذا عندما تبدأ الخلايا الجنينية المزروعة في إرسال إشارة إلى الجهاز المناعي للفأر بوجودها". "لم يكن لدى فئراننا جهاز مناعة، ولكن عندما أضفنا إليها خلايا جهاز مناعة من الخارج. واستقرت هذه الخلايا على الخلايا الجنينية ودمرتها".
واكتشف الباحثون أنه في الفئران التي تم زرع خلايا أجنة الخنازير فيها، نشأت الاستجابة المناعية عندما كان عمر الجنين ستة أسابيع أو أكثر. في الخلايا ذات الأصل البشري، يحدث رفض الأنسجة بدءًا من الأسبوع العاشر من حياة الجنين فصاعدًا. وبالتالي فإن الفرصة السانحة لزراعة الخلايا الجنينية البشرية تكون عندما يبلغ عمر الجنين 8-7 أسابيع (الخلايا البالغة من العمر تسعة أسابيع قريبة جدًا من نقطة الرفض)، وتكون الفرصة السانحة لزراعة الخلايا الجنينية الخنازير عندما يكون عمر الجنين 5-4 أسابيع. عمر الجنين XNUMX-XNUMX أسابيع. "في هذه الفترات الزمنية، نعتقد أنه إذا أخذنا خلايا جذعية لزراعتها، فلن نصاب بالأورام المسخية وسيكون رد فعل الرفض ضئيلًا، إن حدث على الإطلاق". ونشرت هذه الدراسة التي أجراها ريزنر وشركاؤه في مجلة "طب الطبيعة".
تحول رايزنر لاحقًا للتحقق من الانتقال الحاد من الوضع الذي لا يوجد فيه رفض إلى الوضع الذي يحدث فيه الرفض. ويقول: "لقد شغلت هذه القضية الباحثين لعقود من الزمن". "أحد الألغاز العظيمة في الطبيعة هو لماذا لا يتعرض الجنين لهجوم من قبل الجهاز المناعي للأم، لأنه يشبه تمامًا الغرسة الأجنبية. ومن المعروف أن الجنين مغلف بغشاء خاص يفصله جسديا عن الجهاز المناعي للأم ولا يسمح بمرور الخلايا التي قد تسبب الرفض. تقوم المشيمة أيضًا بتصفية المواد التي تنتقل من الأم إلى الجنين. لكن هذه الآليات لا تعمل بشكل مثالي، وتجد عند الأطفال حديثي الولادة خلايا الجهاز المناعي للأم. ولذلك يجب أن تكون هناك آليات إضافية تمنع الرفض.
يتابع ريزنر: "في الخطوة الأولى، قررنا التحقق مما يحدث للجينات المسؤولة عن الاستجابة المناعية خلال نفس الفترة الزمنية التي وجدنا فيها حماية نسبية ضد رفض كلية الجنين النامية". وبمساعدة البروفيسور جيدي رافافي من مركز شيبا الطبي ومجموعته البحثية، وجد الباحثون أنه خلال هذه الفترة، تحدث تغيرات في 57 جينة من الجنين البشري تشارك في الاستجابة المناعية. يقول رايزنر: "إن العدد الكبير من الجينات يظهر أنها ليست آلية واحدة، كما أن فحص هذه الجينات يظهر عدة آليات محتملة".
حتى الآن، أحرز الباحثون تقدمًا في فهم آليتين رئيسيتين تساهمان في قدرة الخلايا الجنينية الصغيرة على الهروب من الجهاز المناعي للأم (أو عملية الزرع المستقبلية). الآلية الأولى تتعلق بالخلايا التي تحفز الاستجابة المناعية. وبمساعدة الأساليب الحساسة التي تم تطويرها في السنوات الأخيرة، والتي تتيح إظهار وجود هذه الخلايا في جنين بشري متطور، وجد الباحثون أن الخلايا التي تحفز جهاز المناعة تظهر فقط في الأسبوع العاشر - عند الحد الأعلى. للنافذة الزمنية التي حددها الباحثون سابقًا.
وتتعلق الآلية الثانية بتكوين الأوعية الدموية حول الأنسجة المزروعة. يوضح رايزنر: «لكي يقوم النسيج بوظيفته، يجب أن ينشئ اتصالاً بالأوعية الدموية». "في عملية زرع الأعضاء، يكون الهجوم الرئيسي للجهاز المناعي ضد الأوعية الدموية للعضو المزروع. عندما يتم تدمير الأوعية الدموية، لا تتلقى الزرعة إمدادًا بالأكسجين والغذاء، ويتم تدميرها". كما وجد أعضاء الفريق أن تكوين الأوعية الدموية في أنسجة الكلى، مثل ظهور الخلايا التي تحفز الاستجابة المناعية، يبدأ في الجنين البشري فقط في الأسبوع العاشر.
