"إقناع" الخلايا الجذعية لتكوين نسيج عظمي جديد
حدد بحث جديد طريقة ممكنة لمعالجة بعض الخلايا الجذعية لتوليد نسيج عظمي جديد. نتائج هذا التحقيق يمكن أن تحسن إلى حد كبير نتائج الأشخاص الذين يعانون من إصابات الهيكل العظمي أو حالات مثل هشاشة العظام.
الخلايا الجذعية هي خلايا غير متمايزة لديها القدرة على التخصص والقيام بأي وظيفة.
ركزت الكثير من الأبحاث الحديثة على أفضل السبل لاستخدام الخلايا الجذعية للأغراض العلاجية. يهتم الباحثون بشكل خاص بكيفية معالجتها لإنشاء أنسجة جديدة يمكنها أن تحل محل المجموعات التالفة من الخلايا أو تلك التي لم تعد تعمل بنجاح.
في دراسة جديدة من كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز في بالتيمور ، دكتوراه في الطب ، بحث الدكتور آرون جيمس وفريقه في الآليات التي تسمح لأنواع معينة من الخلايا الجذعية ، والتي تُعرف باسم "الخلايا الجذعية المحيطة بالأوعية" ، بتكوين خلايا جديدة أنسجة العظام.
تميل هذه الخلايا الجذعية إلى التحول إما إلى أنسجة دهنية أو أنسجة عظمية. حتى الآن ، لم يتضح بالضبط ما الذي يحدد مصيرهم.
تحتوي عظامنا على مجموعة محدودة من الخلايا الجذعية للاستخلاص منها لتكوين عظام جديدة. إذا تمكنا من إقناع هذه الخلايا بمصير الخلايا العظمية وبعيدًا عن الدهون ، فسيكون ذلك تقدمًا كبيرًا في قدرتنا على تعزيز صحة العظام والشفاء ".
د. آرون جيمس
أجرى الباحثون أبحاثهم في نموذج الفئران وكذلك في مزارع الخلايا البشرية ، وقاموا بالإبلاغ عن النتائج التي توصلوا إليها في المجلة التقارير العلمية.
البروتين الذي يقود مصير الخلية
أشارت الدراسات السابقة التي أجراها الدكتور جيمس إلى أن بروتين إشارة معين يسمى WISP-1 من المرجح أن يقود مصير الخلايا الجذعية حول الأوعية الدموية من خلال "إخبارها" بما إذا كانت ستشكل أنسجة دهنية أم عظمية.
في الدراسة الحالية ، سعى الباحثون لإثبات دور WISP-1 في تحديد مصير الخلايا الجذعية عن طريق التعديل الجيني لمجموعة من الخلايا الجذعية البشرية لمنعها من إنتاج هذا البروتين.
عندما قارنوا نشاط الجينات في الخلايا الجذعية المهندسة بالنشاط الجيني في الخلايا التي لا تزال تنتج WISP-1 ، أكد الباحثون أن البروتين يلعب دورًا مهمًا. في الخلايا التي لا تحتوي على WISP-1 ، كان لأربعة من الجينات المسؤولة عن تكوين الدهون مستوى نشاط أعلى بنسبة 50-200٪ مما كانت عليه في الخلايا التي استمرت في إنتاج WISP-1.
يشير هذا أيضًا إلى أن الجرعة الصحيحة من هذا البروتين يمكن أن تدفع الخلايا الجذعية لتشكيل نسيج عظمي بدلاً من الأنسجة الدهنية.
كما هو متوقع ، عندما قام الباحثون بعد ذلك بتعديل الخلايا الجذعية لزيادة إنتاج WISP-1 ، لاحظوا أن ثلاثة من الجينات التي تحفز نمو أنسجة العظام أصبحت نشطة مرتين مقارنة بتلك الموجودة في الخلايا الجذعية ذات المستويات الطبيعية من بروتين الإشارة.
في الوقت نفسه ، كان نشاط الجينات التي حفزت نمو الأنسجة الدهنية - مثل مستقبلات جاما المنشطة للتكاثر البيروكسيسوم (PPARG) - أقل بنسبة 42 في المائة في الخلايا الجذعية مع تعزيز WISP-1 ، وحدث هذا الانخفاض لصالح الجينات التي تحدد نمو أنسجة العظام.
يظهر التدخل بالخلايا الجذعية واعدًا
في المرحلة التالية من الدراسة ، استخدم العلماء نموذج الفئران لتحديد ما إذا كان WISP-1 يمكن أن يعزز التئام العظام في اندماج العمود الفقري ، وهو نوع من التدخل الطبي يتطلب ضم فقرتين أو أكثر (عظام العمود الفقري) لتشكيل عظم واحد.
الاستخدام العلاجي للاندماج الفقري هو تحسين آلام الظهر أو استقرار العمود الفقري في سياق مختلف الحالات التي تؤثر على العمود الفقري ، مثل الجنف.
عادة ، "يتطلب مثل هذا الإجراء كمية هائلة من الخلايا العظمية الجديدة ،" يوضح الدكتور جيمس. "إذا تمكنا من توجيه تكوين الخلايا العظمية في موقع الاندماج ، فيمكننا مساعدة المرضى على التعافي بسرعة أكبر وتقليل مخاطر حدوث مضاعفات" ، يلاحظ.
في الدراسة الحالية ، قام الباحثون بحقن الخلايا الجذعية البشرية التي تحتوي على WISP-1 النشط في الفئران. لقد فعلوا ذلك بين الفقرات التي كان من المقرر أن تنضم كجزء من إجراء الاندماج.
بعد 4 أسابيع ، وجد الدكتور جيمس وفريقه أن الحيوانات لا تزال تظهر مستويات عالية من WISP-1 في أنسجة العمود الفقري. علاوة على ذلك ، كانت الأنسجة العظمية الجديدة تتشكل بالفعل في الأماكن الصحيحة ، مما سمح للفقرات بأن تصبح "ملحومة".
على العكس من ذلك ، فإن الفئران التي تلقت نفس التدخل الجراحي ولكن بدون تعزيز WISP-1 لم تقدم أي اندماج فقري خلال نفس الفترة.
صرح الدكتور جيمس: "نأمل أن تؤدي نتائجنا إلى تطوير العلاجات الخلوية لتعزيز تكوين العظام بعد العمليات الجراحية مثل هذه ولإصابات وأمراض الهيكل العظمي الأخرى ، مثل كسور العظام وهشاشة العظام".
في المستقبل ، يهدف فريق البحث أيضًا إلى معرفة ما إذا كان تقليل مستويات WISP-1 في الخلايا الجذعية يمكن أن يؤدي بها إلى تكوين أنسجة دهنية ، مما قد يساعد في تعزيز التئام الجروح بشكل أسرع.
