أجاب علماء الأحياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على سؤال بيولوجي مهم: لماذا تتحكم الخلايا في حجمها؟
الخلايا من نفس النوع موحدة الحجم بشكل لافت للنظر ، بينما يختلف حجم الخلية بين أنواع الخلايا المختلفة. هذا يثير السؤال حول ما إذا كان حجم الخلية مهمًا لفسيولوجيا الخلية.
تشير الدراسة الجديدة إلى أن تضخم الخلايا يؤدي إلى انخفاض في وظيفة الخلايا الجذعية. وجد الباحثون أن خلايا الدم الجذعية ، وهي من أصغر الخلايا في الجسم ، تفقد قدرتها على أداء وظيفتها الطبيعية - تجديد خلايا الدم في الجسم - مع نموها بشكل أكبر. ومع ذلك ، عندما عادت الخلايا إلى حجمها المعتاد ، عادت إلى التصرف بشكل طبيعي.
ووجد الباحثون أيضًا أن خلايا الدم الجذعية تميل إلى النمو مع تقدم العمر. أظهرت دراستهم أن هذا التوسيع يساهم في تراجع الخلايا الجذعية أثناء الشيخوخة.
تقول Jette Lengefeld ، باحثة ما بعد الدكتوراة السابقة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، والتي أصبحت الآن باحثة رئيسية في جامعة هلسنكي.
Lengefeld هو المؤلف الرئيسي للدراسة ، التي تظهر اليوم في علم السلف. الراحلة أنجيليكا آمون ، أستاذة علم الأحياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وعضو في معهد كوخ لأبحاث السرطان التكاملية ، هي المؤلفة الرئيسية للدراسة.
تأثيرات ضخمة
من المعروف منذ الستينيات أن الخلايا البشرية التي تنمو في طبق المختبر تتضخم عندما تصبح متقدمًا في السن - وهي حالة خلوية غير منقسمة مرتبطة بالشيخوخة. في كل مرة تنقسم فيها الخلية ، يمكن أن تتعرض لتلف الحمض النووي. عندما يحدث هذا ، يتوقف الانقسام لإصلاح الضرر. خلال كل من هذه التأخيرات ، تنمو الخلية بشكل أكبر قليلاً. يعتقد العديد من العلماء أن هذا التوسيع كان مجرد أثر جانبي للشيخوخة ، لكن مختبر آمون بدأ في التحقيق في احتمال أن يؤدي حجم الخلية الكبير إلى فقدان الوظيفة المرتبط بالعمر.
درس Lengefeld تأثير الحجم على الخلايا الجذعية - على وجه التحديد ، خلايا الدم الجذعية ، والتي تؤدي إلى تكوين خلايا الدم في أجسامنا طوال الحياة. لدراسة كيفية تأثير الحجم على هذه الخلايا الجذعية ، قام الباحثون بإتلاف حمضها النووي ، مما أدى إلى زيادة حجمها. ثم قارنوا هذه الخلايا المتضخمة بالخلايا الأخرى التي تعرضت أيضًا لتلف الحمض النووي ولكن تم منعها من الزيادة في الحجم باستخدام عقار يسمى رابامايسين.
بعد العلاج ، قاس الباحثون وظائف هاتين المجموعتين من الخلايا الجذعية عن طريق حقنها في الفئران التي تم التخلص من خلايا الدم الجذعية الخاصة بها. سمح ذلك للباحثين بتحديد ما إذا كانت الخلايا الجذعية المزروعة قادرة على إعادة ملء خلايا دم الفأر.
ووجدوا أن الخلايا الجذعية المتضررة والمتضخمة من الحمض النووي غير قادرة على إنتاج خلايا دم جديدة. ومع ذلك ، فإن الخلايا الجذعية المتضررة من الحمض النووي والتي ظلت صغيرة لا تزال قادرة على إنتاج خلايا دم جديدة.
في تجربة أخرى ، استخدم الباحثون طفرة جينية لتقليل حجم الخلايا الجذعية الكبيرة التي تحدث بشكل طبيعي والتي وجدواها في الفئران الأكبر سنًا. أظهروا أنهم إذا قاموا بتحفيز تلك الخلايا الجذعية الكبيرة لتصبح صغيرة مرة أخرى ، فإن الخلايا تستعيد قدرتها على التجدد وتتصرف مثل الخلايا الجذعية الأصغر سنا.
يقول لينجفيلد: "هذا دليل مذهل يدعم النموذج القائل بأن الحجم مهم لوظيفة الخلايا الجذعية". عندما نتلف الحمض النووي للخلايا الجذعية ونبقيها صغيرة أثناء التلف ، فإنها تحتفظ بوظائفها. وإذا قلصنا حجم الخلايا الجذعية الكبيرة ، يمكننا استعادة وظيفتها ".
حتى الآن ، كان من الصعب دراسة وظيفة حجم الخلية ، كما يقول جان سكوتهايم ، أستاذ علم الأحياء في جامعة ستانفورد.
يقول سكوتهايم ، الذي لم يشارك في البحث: "نعلم أن الخلايا ، من خلال آليات مختلفة ، تعمل للحفاظ على حجمها ضمن نطاق معين ، لكننا لم نفهم حقًا السبب". "هذا هو بالفعل أول عمل يوضح وظيفة حجم الخلية في أي حيوان."
الحفاظ على الخلايا صغيرة
عندما عالج الباحثون الفئران بالراباميسين ، بدءًا من سن مبكرة ، تمكنوا من منع خلايا الدم الجذعية من التوسع مع تقدم الفئران في السن. ظلت خلايا الدم الجذعية من تلك الفئران صغيرة وتمكنت من بناء خلايا الدم مثل الخلايا الجذعية الفتية حتى في الفئران التي تبلغ من العمر 3 سنوات - وهو عمر كبير بالنسبة للفأر.
Rapamycin ، وهو دواء يمكن أن يثبط نمو الخلايا ، يستخدم الآن لعلاج بعض أنواع السرطان ومنع رفض زرع الأعضاء ، وقد أثار الاهتمام بقدرته على إطالة عمر الفئران والكائنات الحية الأخرى. قد يكون مفيدًا في إبطاء تضخم الخلايا الجذعية وبالتالي يمكن أن يكون له آثار مفيدة على البشر ، كما يقول Lengefeld.
"إذا وجدنا أدوية محددة في تصغير خلايا الدم الجذعية الكبيرة مرة أخرى ، فيمكننا اختبار ما إذا كان هذا يحسن صحة الأشخاص الذين يعانون من مشاكل في نظام الدم - مثل فقر الدم وضعف جهاز المناعة - أو ربما حتى مساعدة الأشخاص الذين يعانون من "اللوكيميا" ، كما تقول.
كما أوضح الباحثون أهمية الحجم في نوع آخر من الخلايا الجذعية - الخلايا الجذعية المعوية. ووجدوا أن الخلايا الجذعية الأكبر حجمًا كانت أقل قدرة على إنتاج أشباه عضوية معوية ، والتي تحاكي بنية بطانة الأمعاء.
يقول لينجفيلد: "يشير ذلك إلى أن هذه العلاقة بين حجم الخلية ووظيفتها محفوظة في الخلايا الجذعية ، وأن حجم الخلية هو علامة على وظيفة الخلايا الجذعية".
تم تمويل البحث جزئيًا من قبل معهد هوارد هيوز الطبي ، وصندوق جين كوفين تشايلدز التذكاري ، والمؤسسة الوطنية السويسرية للعلوم ، ومعهد يونيس كينيدي شرايفر الوطني لصحة الطفل والتنمية البشرية ، ومنحة دعم معهد كوخ (الأساسية) من المعهد الوطني للسرطان ، ومبادرة الخلايا الجذعية MIT.
أفلاطون. Web3 مُعاد تصوره. تضخيم ذكاء البيانات.
انقر هنا للوصول.
المصدر: https://news.mit.edu/2021/stem-cells-bigger-doesnt-mean-better-1112
