ما هي الخلايا الجذعية وأنواعها وقصة ظهورها؟

تتكون جميع الكائنات الحية من وحدات بنائية وهي الخلايا. وتعتبر الخلايا الجذعية هي المواد الخام لتكوين كل الأنسجة وأعضاء جسم الكائنات الحية، فما هي؟

ما هي الخلايا الجذعية؟

 الخلية الجذعية هي خلية غير متخصصة. وكي تعتبر الخلية جذعية، يجب أن تكون قادرة على القيام بشيئين. أولاً يجب أن تكون ذاتية التجدد، وثانياً يجب أن تكون متعددة الإمكانات. ولكن ماذا نعني بذاتية التجدد؟

التجديد الذاتي يعني أن الخلية يجب أن تكون قادرة على تكرار نفسها في المزيد من الخلايا من نفس نوع الخلية غير المتخصصة. لذا، يمكن للخلايا الجذعية أن تصنع نسخاً من نفسها مراراً وتكراراً. أما متعددة الإمكانات، فتعني أن الخلايا غير المتخصصة يجب أن تكون قادرة على الانقسام إلى العديد من أنواع الخلايا المتخصصة التي تشكل الأعضاء والأنسجة. هذه هي السمات الرئيسية التي تجعل الخلايا الجذعية قوية بحق.[١]

أنواعها

هناك مجموعة متنوعة من الخلايا الجذعية المختلفة المستخدمة في البحوث. ويمكن عزل تلك الخلايا المختلفة في أوقات متباينة أثناء نمو الإنسان. النوع الأول هو خلايا جذعية جنينية. والنوع الجنيني هو نتاج ثانوي للإخصاب في المختبر. أما النوع الثاني، وهو الخلايا الجذعية المستخلصة من دم الحبل السري، فهي تعزل عن الحبل السري بعد ولادة الطفل مباشرة. والنوع الثالث هو خلايا جذعية بالغة.[١]

تاريخ الاكتشاف

بدأت قصة الخلايا الجذعية في القرن السابع عشر مع اكتشاف المجهر. في عام 1665. حيث استخدم العالم الإنجليزي «روبوت هوك-Robert Hooke» المجهر لفحص شريحة صغيرة من الفلين الزجاجي. فلاحظ هوك أن الفلين لديه العديد من المسام الصغيرة.

اعتقد هوك أن المسام تبدو كالخلايا التي يعيش فيها الرهبان، وأدى اكتشاف هوك إلى فتح مجال جديد للعلم المعروف باسم بيولوجيا الخلية. استغرق الأمر من العلماء 200 سنة أخرى بعد اكتشاف هوك للتأكد من أن جميع الكائنات الحية مصنوعة من خلايا. جمع «شلايدن-Schleiden» بيانات من نباتات مختلفة، بينما ركّز «شوان-Schwann» على خلايا الحيوانات بما في ذلك كائنات وحيدة الخلية مثل البكتيريا. بالنظر إلى بعض سوائل الجسم مثل الدم والحيوانات المنوية، فقد دهشوا لرؤيتهم أنها تتكون من خلايا. وأخيرًا، لاحظ Virshow أن كل خلية مستمدة من خلية موجودة مسبقًا. واليوم، نعلم أن هذه العملية هي انقسام خلية واحدة تنقسم فيها لعمل نسختين من نفس الخلية. ولكن ما يجعل الخلايا الجذعية خاصة للغاية هو أنها لا تكرّر نفسها فحسب، بل يمكن أن تصبح خلايا متعددة مختلفة. ولكن كيف تم اكتشافها [٢]

كيف تم اكتشاف الخلايا الجذعية؟

كان اكتشاف الخلايا الجذعية مشترك بين الأطباء والعلماء معًا. فبينما يدرس علماء الأحياء الخلية، بحث الأطباء عن طرق لإنقاذ مرضاهم من النزيف الحاد. وقد جرت أول عملية نقل دم بشرية ناجحة في بداية القرن التاسع عشر من قبل الدكتور «جيمس بلانديل-Dr. James Blundell» في إنجلترا. حيث تمكن من إنقاذ مريضة عانت من نزيف حاد أثناء الولادة بنقل الدم من زوجها إليها. كانت محظوظة، إذ لم تكن جميع عمليات نقل الدم ناجحة حينها. وقد أثارت هذه العملية أسئلة حول سبب نجاح بعض عمليات نقل الدم وفشل البعض الآخر.[٣]

أراد العلماء والأطباء أن يعرفوا، ما الذي يحدد ما إذا كان نقل الدم مقبولاً أو مرفوضاً، فبدؤوا يتساءلون، ماذا كان في الدم الطازج الذي ساعد المرضى على التعافي؟

في أوائل القرن العشرين، طور «بول إرليش-Paul Ehrlich» تقنيات معينة جعلت من الممكن التمييز بين أنواع مختلفة من خلايا الدم تحت المجهر. وفي عام 1905، أنتج «بابنهيم-Pappenheim»  رسم يياني  يشير إلى أن نوع معين من الخلايا يمكن أن يؤدي إلى جميع أنواع خلايا الدم الأخرى. في منتصف هذا الرسم البياني، هي الخلية الجذعية تميزت بدائرة حمراء. واقترح مصطلح «الخلايا الجذعية» لتحديد جميع أنواع خلايا الدم المختلفة.

من أين تأتي تلك الخلايا السحرية؟

هناك عدة مصادر للخلايا الجذعية وتختلف باختلاف نوعها. إذ يأتي النوع الجنيني من أجنة بعمر 3 إلى 5 أيام. وتتميز هذه الخلايا بأنها متعددة القدرات، مما يعني إنها يمكن أن تنقسم إلى المزيد من الخلايا الجذعية، أو يمكن أن تصبح أي نوع من الخلايا في الجسم. ويسمح هذا التنوع باستخدام خلايا جذعية جنينية لتجديد الأنسجة والأعضاء المريضة أو إصلاحها.
الخلايا الجذعية البالغة، وتوجد هذه الخلايا الجذعية بأعداد صغيرة في معظم أنسجة البالغين، مثل نخاع العظام أو الدهون. بالمقارنة مع الخلايا الجذعية الجنينية، فإن البالغة لديها قدرة محدودة على إنتاج خلايا مختلفة من الجسم.

حتى وقت قريب، اعتقد الباحثون أن الخلايا الجذعية البالغة يمكن أن تخلق فقط أنواعًا متشابهة من الخلايا. على سبيل المثال، اعتقد الباحثون أن الخلايا الجذعية الموجودة في نخاع العظام يمكن أن تنتج خلايا الدم فقط. ومع ذلك، تشير الأدلة الأحدث إلى أن الأنواع البالغة قد تكون قادرة على تكوين أنواع مختلفة من الخلايا وليس نوع محدد فقط. على سبيل المثال، قد تكون خلايا نخاع العظام الجذعية قادرة على تكوين خلايا عظمية أو عضلية للقلب.[٤]

لماذا يوجد اهتمام كبير بها؟

 يأمل الباحثون أن تساعد دراسات الخلايا الجذعية في زيادة فهم كيفية حدوث الأمراض، من خلال مشاهدة ذلك النوع من الخلايا وهي تنضج لتصبح خلايا في العظام وعضلة القلب والأعصاب والأعضاء والأنسجة الأخرى. وقد تساعد تلك الخلايا الباحثون على تكوين فهم أفضل عن كيفية تطور الأمراض.

تساعد الخلايا الجذعية في توليد الخلايا السليمة لتحل محل الخلايا المصابة بالمرض بما يعرف بعلم الطب التجديدي. وتفيد الخلايا الجذعية الأشخاص الذين يعانون من إصابات في النخاع الشوكي، ومرض السكري، ومرض باركنسون، ومرض ألزهايمر، وأمراض القلب، والسكتة الدماغية، والحروق، والسرطان، والتهاب المفاصل. وكما لتلك الخلايا من قدرات تجديدية، يمكن للباحثين استخدام بعض أنواعها أيضًا لاختبار الأدوية من حيث السلامة والجودة.[٤]

ومن هنا بدأت ثورة حقيقة في مجال الطب، عن طريق استخدام تلك الخلايا في العديد من التطبيقات المختلفة في المجال الطبي.

المصادر

  1. What Are Stem Cells? (stanfordchildrens.org)
  2. History of the Cell: Discovering the Cell | National Geographic Society
  3. James Blundell: the first transfusion of human blood – Resuscitation (resuscitationjournal.com)
  4. Stem cells: What they are and what they do – Mayo Clinic

كيف غيّر طب النانو من شكل حياتنا وكيف سيغير مستقبلنا؟

يعني طب النانو اليوم الكثير لمستقبل الطب، فهو يمنح الأطباء القدرة على الكشف المبكر عن الكثير من الأمراض ويزيد من دقة المعلومات التشخيصية ويساعد بتسريع العلاج وجعله أكثر فعالية. إذ يعد أداة رئيسية للطب المتخصص والموجه والتجديدي.

يتوقع العلماء أن يؤدي طب النانو قريبا إلى العديد من الاكتشافات المثيرة والتطبيقات المهمة طبيا. فما هو طب النانو؟ وما هي أنواعه، وتطبيقاته، وتحدياته؟

ما هو طب النانو؟

يعرف التطبيق الطبي لتقنيات النانو ضمن مجال الرعاية الصحية باسم “طب النانو”. وتُسخر في طب النانو تقنيات النانو للوقاية من الأمراض المختلفة، وتشخيصها ومراقبتها وعلاجها بطرق أكثر فعالية [1]. كما يصنع العلماء مواد وأجهزة تعمل ضمن الجسم على المستوي الذري أو الجزيئي مما يسمح بنتائج محددة الهدف ومحدودة الآثار الجانبية [2].

أنواع طب النانو

  • التشخيصي: وفيه تستخدم تقنيات النانو لتحسين جودة أجهزة ومعدات التشخيص الطبي. فمثلًا يمكن للجسيمات النانوية أن تعزز تقنيات كالتصوير بالأمواج فوق الصوتية والرنين المغناطيسي لإنتاج صور أكثر وضوحًا [2].
  • العلاجي: وفيه تستخدم تقنيات النانو لتحسين جودة وفعالية العلاج الطبي، فالجسيمات النانوية صغيرة بما يكفي ويمكن التحكم بها لإرسال الأدوية إلى مكان محدد من الجسم، مما يزيد فعالية العلاج ويقلل آثاره الجانبية. ويدرس العلماء حاليًا إمكانية تطوير علاجات فردية مصممة خصيصًا لجينات المريض فيما يعرف باسم “الطب الشخصي”[2].
  • طب النانو الوقائي: وفيه يمكن الاستفادة من الجسيمات النانوية ضمن اللقاحات لتحفيز الجهاز المناعي على إنتاج أجسام مضادة للفيروسات [2].
  • الطب التجديدي: يتم حاليا بالفعل استخدام جزيئات تسمى بالأنابيب النانوية الكربونية لإصلاح النسج التالفة. ويتوقع في المستقبل أننا سنتمكن من إعادة إنماء الأعصاب المتضررة وتجديدها. وكذلك قد نتمكن مع استخدام هياكل نانوية محددة ومناسبة من إصلاح خلايا الجلد البشري والعظام والعضلات وإعادتها للعمل [2].

بعض تطبيقات طب النانو اليوم وآفاقها المستقبلية

  1. استخدم طب النانو في تطوير لقاحات COVID-19، إذ تعد الجسيمات النانوية عنصرًا أساسيًا في لقاحات شركتي فايزر (PFIZER) وموديرنا (MODERNA). وتستخدم هذه اللقاحات رنا الرسول mRNA لتطوير مناعة ضد فيروس COVID-19. لكن يعرف الرنا الرسول بانهياره السريع، لذا احتاج العلماء لشيء يحمله لداخل الجسم قبل أن ينهار. ولهذا قام العلماء بوضعه داخل الجسيمات النانوية التي توصله للخلايا المناعية حيث يمكنه القيام بعمله. وتعتبر أكثر منتجات الطب النانوي اليوم هي أنظمة إيصال الدواء إلى مناطق محددة داخل الجسم. وقد سجل لقاح فايزر القائم على الجسيمات النانوية 90% فعالية للوقاية من فيروس كورونا بعد 7 أيام فقط من تلقي الجرعة الثانية [5].
  2. علاجات السرطان بطرق أكثر فعالية وأعراض جانبية أقل. نعلم أن العلاج الكيميائي يوصل أدوية مكافحة الخلايا السرطانية للخلايا كلها دون تمييز، مما ينتج آثارًا جانبية قد تؤدي للغثيان وتساقط الشعر وغيرها. ولكن سمح طب النانو للعلماء والأطباء بتوجيه العلاج نحو الخلايا السرطانية دون الخلايا السليمة. مما قلل كثيرًا من الآثار الجانبية ولا زالت الأبحاث تتطور يوميًا في هذا المجال.
  3. يستخدم الرنين المغناطيسي لإنتاج صور تشريحية للجسم والأعضاء والنسج، وتستخدم عادة مواد تباين تحقن عبر وريد المريض لتجعل الصور والتفاصيل ضمنها أكثر وضوحًا. إلا أنه مؤخرًا قدمت جسيمات النانو الفلورية تباين أفضل بكثير من مواد التباين التقليدية.
  4. يعتبر إيصال الدواء إلى الدماغ معضلة بسبب وجود الحاجز الدموي الدماغي الذي يمنع مرورها. ولكن مؤخرًا استطاعت الجسيمات النانوية بسبب حجمها الصغير عبور الحاجز الدموي الدماغي. مما يقدم وعودًا كبيرة لعلاجات أورام المخ والسكتات الدماغية والتهاب السحايا ومرض ألزهايمر.
  5. تحتوي العين أيضًا على حواجز لحمايتها من المواد الغريبة مما يجعل إيصال الدواء لهدفه عملية صعبة. وسيقدم طب النانو طرق فعالة لإيصال الدواء لهدفه في العين أيضًا. مما يساعد في علاج الملتحمة وإعتام عدسة العين وإصابات القرنية والتنكس النقعي والزرق.
  6. إصلاح إصابات الحبل الشوكي. إذ يمكن أن تساعد المواد النانوية أيضا الجسم في إصلاح تلف الأعصاب. ويسعى الأطباء إلى استخدام سقالات نانوية توجه نمو الأنسجة العصبية الجديدة.
  7. يمكن باستخدام تقنية النانو أن نقلل من عدد مرات أخذ الجرع الدوائية وحجم الجرعة، فمثلا يتطلب العلاج الحالي للضمور البقعي المرتبط بالعمر AMD حقن شهري في العين ضمن العيادة ولكن مع استخدام الجسيمات النانوية يمكن تقليل وتيرة الحقن إلى مرة كل ستة أشهر إذ تحمي الجسيمات النانوية الدواء من الجسم وتجعل تحلله أبطأ وتوصله مباشرة للهدف فيساعد ذلك بالحد من حجم الجرعة[1] .
  8. يأمل العلماء أن يتمكنوا مستقبلا باستخدام تقنية النانو من تطوير أجهزة مزروعة كناظمات الخطى والشبكات القلبية ورقائق وأجهزة استشعار صغيرة ترسل البيانات للطبيب المراقب عن بعد.
  9. التشخيص والكشف المبكر عن الأمراض من خلال مراقبة العلامات الحيوية التي تظهر على مستوى الخلية أو في الجسم في لحظة معينة. فمثلا يعتبر ارتفاع كوليسترول الدم علامة حيوية مبكرة لمرض القلب إذا اكتشف مبكرًا. وتعتبر الجسيمات النانوية أكثر حساسية لهذه العلامات ويمكن أن تعطي نتائج وقياسات أكثر دقة، بالتالي تتيح إمكانية التشخيص المبكر.

الأدوية النانوية في الأسواق

دخلت الأدوية النانوية بنجاح في الممارسات السريرية على مدى العقود الماضية بالفعل. وأدى التطور المستمر في البحوث الصيدلانية لخلق أبحاث أكثر تعقيدًا دخلت في مراحل التجارب السريرية [4]. فلدى طب النانو في الوقت الحاضر مئات المنتجات في مرحلة التجارب السريرية والتي تغطي جميع الأمراض الرئيسية بما في ذلك أمراض القلب والأوعية الدموية والتنكس العصبي والعضلات الهيكلية والالتهابات. ويمتلك طب النانو بالفعل ما يقارب 80 منتجًا مسوقًا بدءًا من التوصيل النانوي والمستحضرات الصيدلانية إلى التصوير الطبي والتشخيص والمواد الحيوية [3].

في الاتحاد الأوروبي يتكون سوق الطب النانوي اليوم من الجسيمات النانوية، والبلورات النانوية، والمستحلبات النانوية، والمركبات البوليميرية.

يوضح الجدول التالي أمثلة على الأدوية النانوية المعتمدة حاليا في الأسواق ضمن الاتحاد الأوروبي.

تحديات تواجه طب النانو

كما هو الحال مع أي تقنية متقدمة فإن الاحتمالات الواعدة التي يقدمها الطب النانوي في المستقبل يجب موازنتها مع المخاطر [4]. إذ ظهرت بعض المخاوف بشأن قضايا سلامة استخدام المواد النانوية طبياً. فالخصائص الفيزيائية والكيميائية المختلفة للمواد النانوية يمكن أن تؤدي لحرائك دوائية كالامتصاصية والتوزع والتمثيل الغذائي والتخلص منها وإمكانية عبور الحواجز البيولوجية بسهولة أكبر والسمية واستمراريتها في البيئة والجسم هي بعض من الأمثلة بشأن المخاوف من تطبيق المواد النانوية طبياً [4].

ويتم تنظيم سلامة منتجات الطب النانوي تمامًا مثل الأدوية والأجهزة الطبية، ويتم تقييمها سريريًا من حيث نسبة الفائدة / المخاطر للمرضى. ومثل أي أجهزة أو عقاقير طبية يتم مراقبة الأدوية النانوية بشكل صارم، وتتبع التوصيف الشامل وتقييم السمية والتجارب السريرية متعددة المراحل لتقييم نسبة الفائدة / المخاطر قبل إتاحتها للتداول بكامل إمكانياتها. ومع ذلك، من الأهمية بمكان إجراء فحص مسبق بعناية ومسؤولية لجميع الآثار الجانبية المحتملة على الإنسان والبيئة. وقد أقيمت العديد من المشاريع الأوروبية لتتعامل مع هذه القضايا [3].

رغم أنه في العقود الماضية، أدخلت العديد من تطبيقات طب النانو في الممارسات السريرية بالفعل، ومع ذلك لا يزال الطريق طويل نحو التنظيم الكامل لطب النانو وتطوير بروتوكولات توصيف خاصة به [4] .

ختاما، إن طب النانو يثير توقعات عالية لملايين من المرضى ومقدمي خدمات الرعاية الصحية والطبية لحلول واعدة للعديد من الأمراض بطرق أكثر فعالية وكفاءة.

تستفيد اليوم العديد من مجالات الرعاية الطبية بالفعل من المزايا التي تقدمها تقنيات النانو التي أدخلت في جميع مجالات الطب. ورغم ذلك لا تزال البشرية تحارب عددا كبيرا من الأمراض الخطيرة والمعقدة مثل ( السرطان وأمراض القلب والأوعية الدموية والتصلب المتعدد وألزهايمر وباركنسون ومرض السكري بالإضافة لأنواع مختلفة من الأمراض الالتهابية والفيروسية المعدية). لمعظم هذه الأمراض تأثير سلبي على المريض والمجتمع والأنظمة الاجتماعية والتأمينية المرتبطة به. فمن الأهمية بمكان ما مواجهة هذه الآفات بالوسائل المناسبة والتي يعتقد أن طب النانو هو الأداة الرئيسية لذلك في المستقبل القريب.

المصادر
[1]. cnm hopkins.org: what is nanomedicine?
[2]. webmd: nanomedicine what to know?
[3]. etp: what is nanomedicine?
[4]. frontiersin.org
[5]. wikipedia: لقاح فايزر بيونتك

Exit mobile version