يعمل الجسم الحي كنظام مغلق مثالي، يتم التحكم فيه من خلال الإجراءات المنسقة جيدًا لمكوناته. ولكن ماذا عن الأعضاء التي يتكون منها الجسم؟ هل يعتمدون بشكل كامل على التأثيرات الخارجية من "الحكومة المركزية"، أم أنهم ربما يتمتعون بدرجة معينة من "الاستقلال الذاتي"؟
"الكل أكبر من مجموع أجزائه"
أرسطو
من "الميتافيزيقا"
يعمل الجسم الحي كنظام مغلق مثالي، يتم التحكم فيه من خلال الإجراءات المنسقة جيدًا لمكوناته. ولكن ماذا عن الأعضاء التي يتكون منها الجسم؟ هل يعتمدون بشكل كامل على التأثيرات الخارجية "لحكومة مركزية"، أو ربما يتمتعون بدرجة معينة من "الاستقلالية" - أي القدرة على التطور والعمل بشكل مستقل، بشكل مستقل عن الجسم بأكمله؟ وما هو دور التفاعلات بين الأنسجة المختلفة في أعضاء الجسم في تحديد تطور هذه الأنسجة؟
الدكتور العازر سلتزر وأعضاء المجموعة البحثية التي يرأسها، في قسم الوراثة الجزيئية في معهد وايزمان للعلوم، نشروا مؤخرا نتائج بحث تشير إلى أن العلاقات المتبادلة بين الأنسجة، في الواقع، تلعب دورا أكثر أهمية في تشكيل الشكل. من الأعضاء النامية أكثر مما كان يعتقد سابقا ومن الأمثلة البارزة في مجالها المفاصل. تتطور هذه الأعضاء المعقدة من مجموعة من "الخلايا السلفية" - وهي الخلايا التي لم تمر بعد بعمليات النضج والتخصص - ولكن مصيرها المستقبلي محدد بالفعل. أثناء نضوجها، تكتسب الخلايا الجذعية خصائص ووظائف مميزة، وبالتالي تتطور الخلايا الجذعية المختلفة إلى أنواع مختلفة من الخلايا التي تشكل معًا المفصل. تتحول بعض الخلايا الجذعية إلى أنسجة غضروفية، والبعض الآخر يتحول إلى قشرة المفصل، والبعض الآخر يشكل الغشاء الزليلي - الذي يحيط بعظام المفصل، وأكثر من ذلك. إن وجود الخلايا السلفية "الملتزمة" بمصيرها المستقبلي أمر ضروري للتطور السليم للمفصل. ولكن كيف ينفذون بالضبط "الخطة" المشفرة فيها؟
يعتقد الدكتور سيلتزر أن الإجابة على هذا السؤال الأساسي تكمن في التأثيرات الخارجية - وليس في ضبط النفس للعضو النامي. أحد الأدلة على صحة هذه النظرية يأتي من مكان غير متوقع: الركلات والدفعات التي تشعر بها المرأة الحامل أثناء الحمل. ووفقا للنهج المقبول منذ فترة طويلة، فإن السبب في ذلك ليس رغبة الجنين الصغير في أن يصبح بطلا للكاراتيه حتى قبل ولادته. تلعب حركات الجنين هذه دورًا أساسيًا في عمليات النمو الطبيعية. وهكذا، على سبيل المثال، فإن المتلازمة التي تسبب سلسلة من التشوهات التي تقلل من قدرة الجنين على الحركة (FADS - تسلسل تشوه تعذر الحركة الجنينية)، تؤدي إلى سلسلة طويلة من الاضطرابات، بما في ذلك التطور غير الطبيعي للمفاصل. ومع ذلك، ليس من الواضح كيف تؤثر حركة العضلات على عمليات تصميم المفاصل.
ولمحاولة تسليط الضوء على هذه العمليات، بحثت باحثة ما بعد الدكتوراه الدكتورة جوي كان، مع طالبة البحث يوليا شوارتز، عن النقاط التنموية الرئيسية التي تظهر فيها العيوب في وظيفة المفاصل لأول مرة. ولهذا الغرض، استخدموا ثلاث سلالات متحولة من الفئران - ثلاث منها لا تشكل عضلات الأطراف على الإطلاق، وسلالة أخرى قادرة بالفعل على تكوين العضلات - ولكنها غير قادرة على تحريكها (أي أنها تظل مشلولة). وتم وسم الخلايا السلفية للمفاصل بالطرق الوراثية، حتى يمكن متابعتها. وتظهر نتائج هذه الدراسة، التي نشرت في المجلة العلمية Developmental Cell، أنه في جميع السلالات الأربع الطافرة فقدت الفئران قدرتها على تكوين المفاصل. وأظهرت اختبارات أخرى أنه في الفأر المشلول، حدث الاضطراب على وجه التحديد في مرحلة نضوج الخلايا السلفية: فبدلاً من أن تصبح أنواعًا مختلفة من الخلايا المكونة للمفاصل، كما "مبرمجة" مسبقًا، واجهت "أزمة هوية" و تطورت إلى خلايا غضروفية. "إن النتائج التي توصلنا إليها، والتي بموجبها تتحكم تقلصات العضلات في نهاية المطاف في مصير الخلايا وتكوين المفاصل، تقدم - لأول مرة - دليلا حاسما على العلاقة بين حركة الجنين وتطور الأعضاء، و يقول د.ر.سيلتزر: "إن التطور لا يعتمد فقط على العوامل الداخلية - كما كان يُعتقد عمومًا".
يمكن العثور على مثال آخر في نظام الأوعية الدموية. ولكي تتمكن الأوعية الدموية من تزويد العضو بكل استهلاكه من الأكسجين والغذاء الذي يحتاجه لنموه، يجب أن تكون عمليات التطور والنمو منسقة بشكل جيد. إذا كان الأمر كذلك، فهل يحدد نمو العضو معدل تطور الأوعية الدموية؟ أو ربما العكس: هل يحدد تطور الجهاز الوعائي معدل نمو الأعضاء؟ أو ربما يتم التحكم في عمليتي التطوير هاتين بواسطة "برامج" خارجية لا تعتمد على بعضها البعض على الإطلاق؟
من أجل محاولة الإجابة على هذه الأسئلة، ذهبت الطالبة البحثية عيديت أشهار أوران لدراسة النظام الهيكلي. في المراحل الأولى من نمو الأطراف لدى الجنين، ترتبط الأعضاء بشبكة من الأوعية الدموية الكثيفة. وفي وقت لاحق، تفرز عظام الهيكل العظمي مواد تنظم النمو، مما يؤدي إلى ضمور الأوعية الدموية. وهذا يفسح المجال لنمو أنسجة الغضروف - والتي تتحول بعد ذلك إلى عظم. لذلك، فمن المحتمل أنه مع زيادة المسافة من العظام، وانخفاض مستوى المواد المنظمة، فإن كثافة الأوعية الدموية ستزداد. من الناحية العملية، فإن الوضع هو العكس: فالمناطق التي تغلف العظم على وجه التحديد تكون أكثر ثراءً بالأوعية الدموية. كيف يتم إنشاء هذا النمط المدهش؟ وقد قام علماء المعهد بالتحقيق ووجدوا أن العمليتين المتعارضتين ظاهريا تتحكم فيهما عظام الهيكل العظمي. ونشرت هذه النتائج المفاجئة في المجلة العلمية Development. وتبين أنه بالإضافة إلى إفراز المواد المنظمة للورم - كما كان معروفا حتى الآن - تفرز العظام أيضا مادة تسمى VEGF، المعروفة بأنها تعزز النمو وتسبب نمو الأوعية الدموية. ويعتقد العلماء أن الهيكل العظمي "تبنى" هذه الآلية "لتعويض" نفسه عن ضمور الأوعية الدموية القريبة منه، ولضمان وصول الأكسجين والغذاء بانتظام إلى العظام. تظهر بوضوح أن العلاقات المتبادلة بين الأنسجة هي عامل مهم يتحكم في تطور الأعضاء عند الجنين. وبما أن الجهاز الهيكلي يرتبط بقائمة طويلة من الأمراض والتشوهات الخلقية، فإن الكشف عن المزيد من التفاصيل حول التطور الجنيني لهذا النظام ربما يساهم في قدرتنا على علاج هذه الأمراض، أو الوقاية منها.
شخصي
أصبح الدكتور سيلتزر مهتمًا بالعظام عندما كان طفلاً، أمام حساء الدجاج الذي يتم تقديمه في عشاء السبت. كان يجد صعوبة في فهم كيفية تمكن الأوعية الدموية من اختراق الهيكل المغلق و"الدخول" إلى النخاع العظمي.
ولد إليزار سلتزر في تل أبيب، وحصل على درجة البكالوريوس في علم الأحياء عام 1992 ودرجة الماجستير في علم المناعة عام 1994 - وكلاهما في جامعة بن غوريون في بئر السبع. ثم واصل دراسة الدكتوراه في قسم علم الوراثة الجزيئية في معهد وايزمان للعلوم. وفي بحثه بعد الدكتوراه في كلية الطب بجامعة هارفارد، ركز على نمو العظام. في عام 2004 عاد إلى إسرائيل، وانضم إلى قسم علم الوراثة الجزيئية في معهد وايزمان للعلوم كعالم كبير. وهو متزوج من كارميت ولديه طفلان - ريا، عشرة أعوام، وأوريا، ثلاث سنوات.
