يمكن أن تؤدي النتائج إلى نهج مستهدف لعلاج الشيخوخة.
8 أبريل 2022
مصدر: معهد بابراهام
د. سالم موسى القحطاني
ملخص:
طور العلماء تقنية جديدة لتجديد خلايا الجلد. سمحت هذه التقنية للباحثين بإعادة عقارب الساعة البيولوجية الخلوية بحوالي 30 عامًا وفقًا للمقاييس الجزيئية ، وهي فترة أطول بكثير من طرق إعادة البرمجة السابقة. أظهرت الخلايا التي تم تجديد شبابها جزئيًا علامات على التصرف مثل الخلايا الشابة في التجارب التي تحاكي جرحًا جلديًا. هذا البحث ، على الرغم من أنه في مراحله المبكرة ، يمكن أن يكون له في نهاية المطاف آثار على الطب التجديدي ، خاصة إذا كان من الممكن تكراره في أنواع خلايا أخرى.
___________
طور بحث من معهد بابراهام طريقة "للقفز الزمني" لخلايا الجلد البشرية لمدة 30 عامًا، مما يعيد ساعة الشيخوخة للخلايا إلى الوراء دون أن تفقد وظيفتها المتخصصة. تمكن العمل الذي قام به الباحثون في برنامج بحث علم التخلق التابع للمعهد من استعادة وظيفة الخلايا القديمة جزئيًا، فضلاً عن تجديد المقاييس الجزيئية للعصر البيولوجي. نُشر البحث اليوم في مجلة eLife ، وأثناء مرحلة مبكرة من الاستكشاف، يمكن أن يحدث ثورة في الطب التجديدي.
ما هو الطب التجديدي؟
مع تقدمنا في العمر، تنخفض قدرة خلايانا على العمل ويراكم الجينوم علامات الشيخوخة. يهدف علم الأحياء التجديدي إلى إصلاح أو استبدال الخلايا بما في ذلك الخلايا القديمة. من أهم الأدوات في علم الأحياء التجديدي قدرتنا على تكوين خلايا جذعية "مستحثة". هذه العملية هي نتيجة عدة خطوات، كل منها يمحو بعض العلامات التي تجعل الخلايا متخصصة. من الناحية النظرية، تمتلك هذه الخلايا الجذعية القدرة على أن تصبح أي نوع من الخلايا، لكن العلماء غير قادرين بعد على إعادة تهيئة الظروف بشكل موثوق لإعادة تفريق الخلايا الجذعية في جميع أنواع الخلايا.
العودة بالوقت إلى الوراء
الطريقة الجديدة، القائمة على التقنية الحائزة على جائزة نوبل التي يستخدمها العلماء لصنع الخلايا الجذعية، تتغلب على مشكلة محو هوية الخلية تمامًا عن طريق وقف إعادة البرمجة جزئيًا خلال العملية. وقد سمح ذلك للباحثين بإيجاد التوازن الدقيق بين إعادة برمجة الخلايا، مما يجعلها أصغر سناً من الناحية البيولوجية، مع الاستمرار في استعادة وظائفها الخلوية المتخصصة.
في عام 2007 ، كان شينيا ياماناكا أول عالم يحول الخلايا الطبيعية، التي لها وظيفة محددة، إلى خلايا جذعية تتمتع بقدرة خاصة على التطور إلى أي نوع من الخلايا. تستغرق العملية الكاملة لإعادة برمجة الخلايا الجذعية حوالي 50 يومًا باستخدام أربعة جزيئات رئيسية تسمى عوامل Yamanaka. الطريقة الجديدة، المسماة "مرحلة النضج إعادة البرمجة العابرة"، تعرض الخلايا لعوامل ياماناكا لمدة 13 يومًا فقط. في هذه المرحلة، تتم إزالة التغييرات المرتبطة بالعمر وفقد الخلايا هويتها مؤقتًا. أعطيت الخلايا المعاد برمجتها جزئيًا وقتًا لتنمو في ظل الظروف العادية، لمراقبة ما إذا كانت وظيفة خلايا الجلد المحددة قد عادت أم لا. أظهر تحليل الجينوم أن الخلايا قد استعادت العلامات المميزة لخلايا الجلد (الخلايا الليفية)، وقد تم تأكيد ذلك من خلال مراقبة إنتاج الكولاجين في الخلايا المعاد برمجتها.
العمر ليس مجرد رقم
لإثبات أن الخلايا قد تم تجديدها، بحث الباحثون عن التغييرات في السمات المميزة للشيخوخة. كما أوضح الدكتور ديلجيت جيل،وهو باحث ما بعد الدكتوراة في مختبر وولف ريك في المعهد الذي أجرى العمل كطالب دكتوراه: "لقد تطور فهمنا للشيخوخة على المستوى الجزيئي خلال العقد الماضي، مما أدى إلى ظهور تقنيات تسمح للباحثين بقياس التغيرات البيولوجية المرتبطة بالعمر في الخلايا البشرية. وتمكنا من تطبيق ذلك في تجربتنا لتحديد مدى إعادة البرمجة التي تم تحقيقها وفق طريقتنا الجديدة. "
نظر الباحثون في مقاييس متعددة للعمر الخلوي. الأولى هي الساعة اللاجينية، حيث تشير العلامات الكيميائية الموجودة في جميع أنحاء الجينوم إلى العمر. والثاني هو الترنسكريبتوم، كل القراءات الجينية التي تنتجها الخلية. من خلال هذين المقياسين، تطابق الخلايا المعاد برمجتها ملف الخلايا التي كانت أصغر من 30 عامًا مقارنة بمجموعات البيانات المرجعية.
تعتمد التطبيقات المحتملة لهذه التقنية على الخلايا التي لا تظهر أصغر سنًا فحسب، بل تعمل مثل الخلايا الفتية أيضًا. تنتج الخلايا الليفية الكولاجين، وهو جزيء موجود في العظام وأوتار الجلد والأربطة، مما يساعد على توفير بنية للأنسجة وشفاء الجروح. أنتجت الخلايا الليفية المجددة المزيد من بروتينات الكولاجين مقارنة بالخلايا الضابطة التي لم تخضع لعملية إعادة البرمجة. تنتقل الخلايا الليفية أيضًا إلى المناطق التي تحتاج إلى الإصلاح. اختبر الباحثون الخلايا المجددة جزئيًا عن طريق إنشاء قطع اصطناعي في طبقة من الخلايا في طبق. ووجدوا أن الخلايا الليفية المعالجة انتقلت إلى الفجوة أسرع من الخلايا القديمة. هذه علامة واعدة أنه في يوم من الأيام يمكن استخدام هذا البحث في النهاية لإنشاء خلايا أفضل في التئام الجروح.
الآلية الكامنة وراء إعادة البرمجة المؤقتة الناجحة ليست مفهومة بالكامل بعد، وهي القطعة التالية من اللغز التي يجب استكشافها. يتكهن الباحثون بأن مناطق الجينوم الرئيسية المشاركة في تشكيل هوية الخلية قد تفلت من عملية إعادة البرمجة.
واختتم ديلجيت قائلاً: "تمثل نتائجنا خطوة كبيرة إلى الأمام في فهمنا لإعادة برمجة الخلايا. لقد أثبتنا أن الخلايا يمكن أن تتجدد دون أن تفقد وظيفتها وأن التجديد يسعى إلى استعادة بعض الوظائف للخلايا القديمة. والحقيقة أننا رأينا أيضًا انعكاسًا مستقبلي واعد لمؤشرات الشيخوخة في الجينات المرتبطة ".
قال البروفيسور وولف ريك، قائد المجموعة في برنامج أبحاث علم الوراثة الذي انتقل مؤخرًا لقيادة معهد آلتوس لابز كامبريدج: "هذا العمل له آثار مثيرة للغاية. في النهاية، قد نكون قادرين على تحديد الجينات التي تتجدد دون إعادة البرمجة وعلى وجه التحديد استهدفه لتقليل آثار الشيخوخة. هذا النهج يبشر بالاكتشافات القيمة التي يمكن أن تفتح أفقًا علاجيًا مذهلاً. "
في المستقبل، قد يفتح هذا البحث أيضًا إمكانيات علاجية أخرى؛ لاحظ الباحثون أن طريقتهم كان لها أيضًا تأثير على الجينات الأخرى المرتبطة بالأمراض والأعراض المرتبطة بالعمر. أظهر كل من جين APBA2، المرتبط بمرض الزهايمر، وجين MAF الذي يلعب دورًا في تطوير إعتام عدسة العين، تغيرات في مستويات النسخ الشبابية.
Sources:
https://www.sciencedaily.com/releases/2022/04/220408083901.htm
Materials provided by Babraham Institute. Note: Content may be edited for style and length.
