ماذا يحدث عندما تتم إزالة آلية موت الخلايا المبرمج من الخلية؟

اكتشف علماء معهد وايزمان للعلوم أن الخلايا الظهارية ليرقة ذبابة الفاكهة، والتي أزالت الكاسبيزات المسؤولة عن موت الخلايا المبرمج، بدأت في الهجرة في الأنسجة - وحتى غزو الأنسجة الأخرى

لو كانت الآلات الجزيئية في خلايانا صاخبة مثل الآلات الموجودة في المصنع، لما توقفت أجسادنا عن إصدار الضوضاء للحظة. آلات تدمير الخلية، الإنزيمات التي تسمى الكاسبيز، "تصدر ضوضاء" دون توقف، على الرغم من أنها لا تتسبب في تدمير الخلية لنفسها إلا في ظروف خاصة. كان الضجيج المتواصل لهذه الآلات لغزا لسنوات عديدة. في الآونة الأخيرة، بدد علماء معهد وايزمان للعلوم بعض الضباب الذي يحيط بالنشاط غير المدمر لآلات التدمير. هذه الاكتشافات، التي نُشرت مؤخرًا في المجلة العلمية Nature Communications، قد تمهد الطريق للعلاج الإشعاعي الشخصي لمرضى السرطان، كما تسلط الضوء على الانتقال التطوري من الكائنات أحادية الخلية إلى الكائنات متعددة الخلايا.

وفي دراسة سابقة، أظهر البروفيسور إيلي أرما ومجموعته من قسم الوراثة الجزيئية أن اثنين من الكاسبيز مسؤولين عن تنفيذ موت الخلايا المبرمج الذي يسمى موت الخلايا المبرمج في الأنسجة الظهارية ليرقة ذبابة الفاكهة. عندما أزال العلماء هذه الكاسبيزات من خلايا الذبابة، من خلال الهندسة الوراثية، حصلوا على خلايا ترفض الموت - حتى بعد تعرضها للقصف بالإشعاع الذي تسبب في أضرار جسيمة للحمض النووي الخاص بها. وفي الدراسة الجديدة، التي قادتها الدكتورة آنا جورليك أشكنازي، والتي كانت في ذلك الوقت طالبة أبحاث في مختبر البروفيسور أرما، قام العلماء بفحص ما يحدث للخلايا "غير الميتة" مع مرور الوقت. ضمت المجموعة الدكتور رون فايس، لينا سبوزنيكوف، الدكتورة عنات فلورنتين، الدكتورة لاما ترايرا أبراهام، ديما دفيك والدكتورة كارين ياكوفي شارون.

وكانت النتائج مفاجئة: فبعد مرور 24 إلى 48 ساعة من التشعيع - وهي الفترة الزمنية التي كانت فيها الخلايا الطبيعية من نوعها منذ فترة طويلة - بدأت الخلايا "الأحياء الميتة" في التحرك. وتابع العلماء هجرتهم باستخدام علامات الفلورسنت واكتشفوا أن الخلايا هاجرت ليس فقط داخل نسيج معين، ولكنها غزت أيضًا أنسجة أخرى في يرقات ذبابة الفاكهة.

ولمعرفة ما يسمح للخلايا "الميتة" بالتحرك في غياب الكاسبيزات، أدخل العلماء بعض التغييرات الجينية التي سمحت لهم بالتحكم في مستويات نشاط الكاسبيزات. اكتشف العلماء أنه حتى عند مستويات النشاط المنخفضة للغاية للكاسبيزات، أقل من العتبة اللازمة للتسبب في موت الخلايا المبرمج، منعت هذه الإنزيمات بشكل فعال هجرة الخلايا "الأوندد". وأظهرت تجارب إضافية أن الكاسبيزات تمنع هجرة الخلايا عن طريق خفض - بشكل مباشر أو غير مباشر - مستويات الإنزيمات الأخرى، مثل تلك المسؤولة عن حركية الخلية أو تلك التي "تقليم" الجزيئات التي تربط الخلايا معًا.

يوضح البروفيسور أرما: "لقد اكتشفنا أن الكاسبيزات تؤدي وظيفة أساسية لا تتعلق على الإطلاق بموت الخلايا". "تساهم هذه الإنزيمات في الصيانة المستمرة للأنسجة الظهارية، وربما حتى الأنسجة الأخرى، وتمنع الخلايا "المتمردة" من الانتقال من نسيج إلى آخر. قد يكون هذا أحد الأسباب التي تجعل الكاسبيزات تعمل في مستوى منخفض بشكل مستمر - تلك "الضوضاء" المستمرة والتي لا يمكن تفسيرها. واكتشف العلماء أيضًا أنه عندما تم القضاء على نشاط الكاسبيز، بدأت بعض الخلايا في يرقات ذبابة الفاكهة في التحرك - حتى بدون تشعيع.

توجد الكاسبيزات في جميع الكائنات الحية في المملكة الحيوانية، ولكنها غير موجودة في الممالك الأخرى، مثل النباتات أو الفطريات أو الطحالب أو الكائنات وحيدة الخلية. وربما يكون الدور الذي اكتشفه العلماء قد ظهر لأول مرة منذ مئات الملايين من السنين مع التحول التطوري من كائنات وحيدة الخلية إلى حيوانات متعددة الخلايا. من الممكن أن يكون هذا الدور القديم للكاسبيز قد سمح لها بتثبيت الحالة متعددة الخلايا، مما يمهد الطريق لتطور حيوانات أكثر تعقيدًا. ومع ذلك، فإن الكاسبيزات "تعرف" كيفية تحرير قبضتها عند الضرورة، على سبيل المثال عندما تكون هجرة الخلايا مطلوبة أثناء التطور الجنيني الطبيعي.

وعلى مستوى أكثر عملية، قد تفسر النتائج الجديدة سبب ظهور الأورام السرطانية في بعض الحالات بقوة أكبر بعد التعرض للإشعاع. نظرًا لأن نشاط الكاسبيز في جسم هؤلاء المرضى، أو في الخلايا السرطانية نفسها، منخفض على أي حال، فمن الممكن أن يؤدي تشعيع هذه الخلايا "الميتة" إلى بدء هجرتها في الجسم ويؤدي إلى انتشار السرطان. .

إذا تبين أن نتائج الدراسة الجديدة صالحة في الثدييات بشكل عام، وفي البشر بشكل خاص، فقد تسمح بعلاجات إشعاعية شخصية: إذا تبين أن نشاط كاسباس المريض منخفض جدًا بحيث لا يمكنه الحفاظ على الخلايا في مكانها بعد الإشعاع، سيكون من الأفضل النظر في العلاجات البديلة. علاوة على ذلك، عندما تكشف الدراسات المستقبلية عن الآليات الجزيئية التي تمنع الكاسبيزات من خلالها هجرة الخلايا غير المرغوب فيها، والإشارات المرتبطة بزيادة حركة الخلية بعد الإشعاع، فقد يكون من الممكن إنشاء جزيئات صغيرة تتداخل مع هذه الآليات وبالتالي تمنع انتشار السرطان.