إطلاق العنان للخلايا الجذعية المخفية في الدماغ

تخيل فريقًا من العلماء الرواد يعملون بلا كلل لكشف أسرار الدماغ البشري. إنهم في سعيهم لكشف أسرار الخلايا الجذعية، والتي يمكن أن تُحدث ثورة في علاج الأمراض العصبية المختلفة. أحدث اكتشاف خارق، نُشر في مجلة Nature المرموقة، سلط الضوء على ظاهرة ملحوظة: الخلايا النجمية (astrocytes)، التي كان يُعتقد في السابق أنها خلايا دبقية (glial cells) ثابتة، يمكن أن تتحول إلى الخلايا الجذعية العصبية (brain stem cells) في ظل ظروف محددة. هذا التحول الاستثنائي له آثار كبيرة على الطب التجديدي وإمكانية إصلاح أنسجة المخ التالفة.

وكان باحثون من مركز أبحاث السرطان الألماني (DKFZ) وجامعة هايدلبرغ في مهمة للكشف عن أسرار الخلايا الجذعية في الدماغ. بقيادة العلماء الموقرين آنا مارتن فيلالبا وسيمون أندرس، توصل الفريق إلى اكتشاف رائد يربط مثيلة (Methylation) المادة الوراثية باكتساب خصائص الخلايا الجذعية في الخلايا النجمية. هذا الاكتشاف المذهل لديه القدرة على تغيير فهمنا لنمو الدماغ، والإصلاح.

التحول الغامض من الخلايا الدبقية إلى الخلايا الجذعية العصبية

في الدماغ البشري، تمثل الخلايا الدبقية أكثر من نصف إجمالي الخلايا، والخلايا النجمية هي النوع الأكثر وفرة. وتتمثل وظيفتها الأساسية في دعم الخلايا العصبية من خلال توفير العناصر الغذائية، وتشكيل جزء من حاجز الدم في الدماغ، وتنظيم التشابكات العصبية.

ومع ذلك، تمتلك مجموعة فرعية من الخلايا النجمية قدرة فريدة على إنتاج الخلايا العصبية وخلايا الدماغ الأخرى، مما أكسبها لقب الخلايا الجذعية العصبية. لقد حير هذا الانقسام العلماء لفترة طويلة، الذين سعوا إلى فهم الآلية الكامنة وراء هذا التحول الجذري في الوظيفة. تعرض الخلايا النجمية والخلايا الجذعية الدماغية أشكالًا متشابهة بشكل ملحوظ من التعبير الجيني، مما يترك الباحثين يتساءلون عما يميزهم عن بعضهم البعض.

عملية المثيلة

تعد عملية المثيلة عملية حاسمة. في هذه العملية الدقيقة ولكن المهمة، يتم إزالة الميثيل من جينات محددة أو زيادته. هذه العملية حيوية لهوية الخلايا. وفي حالة الخلايا الجذعية العصبية، اكتشف الباحثون نمط مثيلة الحمض النووي الفريد الذي يميزها عن الخلايا النجمية. يسمح هذا النمط للخلايا الجذعية في الدماغ بتنشيط الجينات الضرورية لإنتاج الخلايا العصبية، في حين أن الخلايا النجمية العادية غير قادرة على القيام بذلك.

قامت الدراسة بتحليل التعبير الجيني على مستوى الخلايا الفردية باستخدام تسلسل (mRNA) وأنماط المثيلة في الجينوم بأكمله. ووجد الباحثون أن بعض الجينات يتم نزع الميثيل الخاص بها في الخلايا الجذعية العصبية، مما يسمح لها بتنشيط هذه الجينات وإنتاج الخلايا العصبية.

الآثار المترتبة على هذا الاكتشاف هائلة. إنه يثير إمكانية تحويل الخلايا النجمية إلى خلايا جذعية عصبية في مناطق أخرى من الدماغ، خارج المنطقة البطينية تحت البطينية (vSVZ). قد يكون هذا خطوة حاسمة في الطب التجديدي، مما يسمح بإصلاح المناطق المتضررة من الدماغ.

كيف يؤدي نقص إمدادات الدم إلى إعادة برمجة الخلايا النجمية وتحويلها إلى خلايا جذعية

قام فريق البحث بتحفيز نقص مؤقت في إمدادات الدم في دماغ الفئران. والمثير للدهشة أنهم وجدوا أن الخلايا النجمية في مناطق معينة من الدماغ خضعت لإعادة برمجة جينية، حيث أعادت توزيع علامات مثيلة الحمض النووي الخاصة بها للوصول إلى برنامج الخلايا الجذعية الخاص بها. ثم بدأت هذه الخلايا المعاد برمجتها في الانقسام وتشكيل خلايا أرومية عصبية (nerve precursor cells).

تعد إعادة برمجة الخلايا النجمية إلى خلايا جذعية خطوة حاسمة في تجديد الخلايا العصبية الجديدة. إنها عملية معقدة تتضمن تنشيط الجينات المهمة لإنتاج الخلايا العصبية. من خلال تغيير ملف المثيلة للخلايا النجمية، تمكن الباحثون من تحفيز هذا التحويل، مما سمح للخلايا بإنتاج الخلايا العصبية السلفية.

وتظهر الدراسة أيضًا أن هذه العملية يمكن أن تحدث استجابة لنقص إمدادات الدم، كما هو الحال في حالات السكتة الدماغية أو إصابة الدماغ. وهذا يثير إمكانية استخدام هذه الآلية لتحفيز تكوين خلايا عصبية جديدة وعلاج أمراض الأعصاب. البحث له آثار كبيرة على تطوير أساليب علاجية جديدة لإصلاح المناطق المتضررة من الدماغ، وربما استعادة الوظيفة وتحسين نوعية الحياة للمتضررين.

مستقبل إصلاح الدماغ

إن اكتشاف إعادة البرمجة اللاجينية في الخلايا الجذعية العصبية يجعلنا أقرب إلى تحقيق عالمًا يتم فيه تضخيم قدرة عقلك الطبيعية على شفاء نفسه، مما يسمح لك بالتعافي من الإصابات أو الأمراض التي تبدو اليوم غير قابلة للعلاج. ومن خلال تغيير ملف المثيلة للخلايا النجمية، قد يتمكن العلماء من تعزيز قوى الشفاء الذاتي الطبيعية للدماغ، مما يتيح تجديد الخلايا العصبية الجديدة استجابة للضرر.

الاحتمالات لا حصر لها مثل إعادة تأهيل مرضى السكتة الدماغية، أو علاج أمراض التنكس العصبي، أو حتى عكس آثار التدهور المعرفي المرتبط بالعمر. التطبيقات المحتملة لهذا البحث واسعة النطاق، والنتائج لها آثار كبيرة على الطب التجديدي.

ستركز الأبحاث المستقبلية على تطوير تقنيات لتغيير صورة المثيلة للخلايا النجمية على وجه التحديد، وربما باستخدام العلاج الجيني أو أدوات التحرير اللاجيني. وهذا يمكن أن يتيح التجديد المستهدف للخلايا العصبية الجديدة في مناطق معينة من الدماغ، وهي خطوة حاسمة نحو علاج العديد من الحالات المدمرة عصبيا.

المصادر

Analyzing single-cell bisulfite sequencing data with MethSCAn | nature methods

Epigenetic changes reprogram astrocytes into brain stem cells | eurekalert