الخلايا الجذعية الوسيطة اللُّحمية

من بين الخلايا الجذعية الإقليمية، تحتل الخلايا الجذعية المتوسطة (MSCs) مكانة خاصة، حيث تُشكل مشتقاتها النسيج الظهاري لجميع أعضاء وأنسجة جسم الإنسان. وتُعطى الأولوية في أبحاث الخلايا الجذعية المتوسطة لممثلي العلوم البيولوجية الروسية.

في منتصف القرن الماضي، عُزلت لأول مرة مزرعة متجانسة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات السدوية من نخاع العظم في مختبر أ. فريدنشتاين. حافظت الخلايا الجذعية المتوسطة الملتصقة بالركيزة على كثافة تكاثر عالية لفترة طويلة، وفي المزارع ذات كثافة البذر المنخفضة، شكلت بعد تثبيتها على الركيزة، مستنسخات من الخلايا الشبيهة بالخلايا الليفية التي لم يكن لها نشاط بلعمي. انتهى توقف تكاثر الخلايا الجذعية المتوسطة بتمايزها التلقائي في المختبر إلى خلايا عظمية، أو دهنية، أو غضروفية، أو عضلية، أو نسيج ضام. أتاحت دراسات إضافية تحديد القدرة العظمية للخلايا الشبيهة بالخلايا الليفية في سدى نخاع العظم لدى أنواع مختلفة من الثدييات، بالإضافة إلى نشاطها في تكوين المستعمرات. أظهرت التجارب الحية أن كلاً من الزرع المتغاير والمستقيم للخلايا الشبيهة بالخلايا الليفية المكونة للمستعمرات يؤدي إلى تكوين أنسجة عظمية، وغضروفية، وليفية، ودهنية. نظرًا لأن الخلايا الجذعية المكونة لنخاع العظم تتميز بقدرة عالية على تجديد نفسها والتمايز المتعدد الأوجه داخل خط خلوي واحد، فإنها تسمى الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات.

ومن الجدير بالذكر أنه على مدى أكثر من 45 عامًا من الأبحاث الأساسية في الخلايا الجذعية المتوسطة، تم خلق الظروف الحقيقية لاستخدام مشتقاتها في الممارسة السريرية.

لا شك اليوم في أن جميع أنسجة جسم الإنسان تتكون من خلايا جذعية من سلالات خلوية مختلفة، نتيجةً لعمليات التكاثر والهجرة والتمايز والنضج. ومع ذلك، كان يُعتقد حتى وقت قريب أن الخلايا الجذعية في الكائن البالغ متخصصة في نسيج معين، أي أنها قادرة على إنتاج سلالات من الخلايا المتخصصة فقط في الأنسجة التي توجد فيها. وقد دحض هذا الاعتقاد حقائق تحول الخلايا الجذعية المكونة للدم ليس فقط إلى عناصر خلوية في الدم المحيطي، بل أيضًا إلى خلايا بيضاوية في الكبد. بالإضافة إلى ذلك، اتضح أن الخلايا الجذعية العصبية قادرة على إنتاج كل من الخلايا العصبية والعناصر الدبقية، بالإضافة إلى سلالات مبكرة من الخلايا السلفية المكونة للدم. بدورها، فإن الخلايا الجذعية المتوسطة، التي تنتج عادةً عناصر خلوية من العظام والغضاريف والأنسجة الدهنية، قادرة على التحول إلى خلايا جذعية عصبية. ويُفترض أنه في عملية النمو والتجديد الفسيولوجي والترميمي للأنسجة، تتولد خلايا سلفية غير متخصصة من احتياطيات جذعية غير متخصصة للأنسجة. على سبيل المثال، من الممكن إصلاح أنسجة العضلات من خلال هجرة الخلايا الجذعية المتوسطة من نخاع العظام إلى العضلات الهيكلية.

على الرغم من أن قابلية التبادل المتبادل للخلايا الجذعية لا يُقر بها جميع الباحثين، إلا أن إمكانية الاستخدام السريري للخلايا الجذعية المتوسطة كمصدر لزراعة الخلايا وناقل خلوي للمعلومات الوراثية لم تعد محل خلاف، كما هو الحال مع تعدد القدرات للخلايا الجذعية السدوية لنخاع العظم، والتي يمكن عزلها وتوسيعها بسهولة نسبية في المزارع المختبرية. في الوقت نفسه، لا تزال التقارير المتعلقة بالتعدد المحتمل للقدرات للخلايا الجذعية السدوية لنخاع العظم تظهر في الأدبيات العلمية. كدليل على ذلك، يُستشهد ببروتوكولات بحثية تتحول فيها الخلايا الجذعية المتوسطة، تحت تأثير مُحفزات محددة للتمايز، إلى خلايا عصبية وخلايا عضلية قلبية وخلايا كبدية. ومع ذلك، لدى بعض العلماء شكوك جدية حول إمكانية تكرار تنشيط وتعبير الجينات من فترة التكوين الجنيني المبكر. في الوقت نفسه، يدرك الجميع أنه إذا وُجدت الظروف المناسبة لتوسيع نطاق تعدد قدرات الخلايا الجذعية المتوسطة إلى تعدد قدرات الخلايا الجذعية الجنينية، فسيتم حل العديد من المشكلات الأخلاقية والدينية والقانونية في مجال الطب التجميلي التجديدي تلقائيًا. بالإضافة إلى ذلك، وبما أن الخلايا الجذعية الذاتية للمريض هي مصدر القدرة التجديدية في هذه الحالة، فإن مشكلة الرفض المناعي لزرع الخلايا قد حُلت أيضًا. وسيُظهر المستقبل القريب مدى واقعية هذه التوقعات.

[ 1 ]، [ 2 ]

استخدام الخلايا الجذعية المتوسطة في الطب

في العيادة، يرتبط استخدام مشتقات الخلايا الجذعية المتوسطة بشكل أساسي بترميم عيوب الأنسجة التي تحدث مع آفات الجلد الحرارية العميقة والممتدة. في المرحلة ما قبل السريرية، أُجري تقييم تجريبي لجدوى استخدام الخلايا الجذعية المتوسطة الشبيهة بالخلايا الليفية الخيفية لعلاج الحروق العميقة. وقد تبين أن الخلايا الجذعية المتوسطة الشبيهة بالخلايا الليفية من نخاع العظم تُشكل طبقة أحادية في المزرعة، مما يُتيح زرعها لتحسين عمليات تجديد جروح الحروق العميقة. ويشير الباحثون إلى أن الخلايا الليفية الجنينية لها خاصية مماثلة، إلا أن استخدامها السريري محدود بسبب المشكلات الأخلاقية والقانونية القائمة. وقد تم تصميم نموذج لحرق حراري عميق مع تلف جميع طبقات الجلد على فئران ويستار. وتراوحت مساحة الحرق بين 18 و20% من إجمالي سطح الجلد. وشملت المجموعة التجريبية الأولى فئرانًا مصابة بحرق حراري عميق وزرعت لها خلايا جذعية متوسطة شبيهة بالخلايا الليفية الخيفية. تألفت المجموعة الثانية من حيوانات مصابة بحروق حرارية عميقة وزرعت لها خلايا ليفية جنينية متماثلة. أما المجموعة الثالثة، فقد مُثِّلت بفئران ضابطة مصابة بحروق حرارية عميقة ولم تخضع للعلاج الخلوي. وُضِع مُعلَّق من الخلايا الجذعية المتوسطة الشبيهة بالخلايا الليفية والخلايا الليفية الجنينية على سطح جرح الحرق باستخدام ماصة بكمية 2 × 10 ^4.الخلايا في اليوم الثاني بعد نمذجة الحرق واستئصال القشرة الميتة الناتجة. بعد زراعة الخلايا، غُطِّي سطح الحرق بقطعة شاش مبللة بمحلول كلوريد الصوديوم متساوي التوتر مع جنتاميسين. جُمعت خلايا نخاع العظم للحصول على الخلايا الجذعية الوسيطة مع تحريضها لاحقًا على خط من الخلايا الجذعية الوسيطة الشبيهة بالخلايا الليفية من فئران ويستار البالغة من عظام الفخذ. تم الحصول على الخلايا الليفية الجنينية من رئات أجنة عمرها 14-17 يومًا. تمت زراعة الخلايا الليفية الجنينية وخلايا نخاع العظم للحصول على الخلايا الجذعية الوسيطة مبدئيًا في أطباق بتري عند درجة حرارة 37 درجة مئوية في حاضنة ثاني أكسيد الكربون، في جو يحتوي على 5٪ من ثاني أكسيد الكربون ورطوبة 95٪. تمت زراعة الخلايا الليفية الجنينية لمدة 4-6 أيام، بينما تطلب تكوين طبقة أحادية من الخلايا الجذعية الوسيطة من 14 إلى 17 يومًا. بعد ذلك، حُفظت الخلايا الجذعية الوسيطة (MSCs) بالتبريد كمصدر للخلايا الجذعية الوسيطة الشبيهة بالخلايا الليفية، والتي تم الحصول عليها عن طريق إذابة الخلايا الجذعية الوسيطة وزراعتها لمدة 4 أيام. كان عدد الخلايا الجذعية الوسيطة الشبيهة بالخلايا الليفية المتكونة أعلى بثلاث مرات من عدد الخلايا الليفية الجنينية المتكونة خلال فترة الزراعة نفسها. لتحديد الخلايا المزروعة في جروح الحروق في مرحلة الزراعة، تم وسم جينومها باستخدام ناقل مكوك فيروسي قائم على فيروس غدي معاد التركيب من النوع الخامس يحمل جين 1ac-2 المشفر لإنزيم بيتا غالاكتوزيداز الإشريكية القولونية. تم الكشف عن الخلايا الحية في أوقات مختلفة بعد الزراعة مناعيًا كيميائيًا في مقاطع التبريد مع إضافة ركيزة X-Gal، والتي تعطي صبغة زرقاء-خضراء مميزة. نتيجة للتقييم البصري الديناميكي والمخطط والنسيجي لحالة جرح الحروق، ثبت أنه في اليوم الثالث بعد زراعة الخلايا، تظهر اختلافات كبيرة في مسار عملية الجرح في المجموعات المختارة. أصبح هذا الاختلاف واضحًا بشكل خاص في اليوم السابع بعد زراعة الخلايا. في حيوانات المجموعة الأولى، التي زُرعت فيها خلايا جذعية ميزانشيمية شبيهة بالخلايا الليفية، اكتسب الجرح لونًا ورديًا كثيفًا وموحدًا، ونما النسيج الحبيبي على كامل مساحته حتى مستوى البشرة، وانخفض حجم سطح الحرق بشكل ملحوظ. أصبح غشاء الكولاجين المتشكل على سطح الجرح أرق بعض الشيء، لكنه استمر في تغطية منطقة الحرق بأكملها. في حيوانات المجموعة الثانية، التي زُرعت فيها الخلايا الليفية الجنينية، ارتفع النسيج الحبيبي إلى مستوى بشرة حواف الجرح، ولكن في أماكن فقط، بينما كان إفراز البلازما من الجرح أكثر كثافة منه في المجموعة الأولى، واختفى غشاء الكولاجين المتشكل في البداية تقريبًا. في الحيوانات التي لم تتلقَّ العلاج الخلوي، كان جرح الحرق في اليوم السابع شاحبًا، وذو ثقوب، ونسيجًا نخريًا مغطى بالفيبرين. لوحظ وجود بلازموريا على كامل سطح الحرق. من الناحية النسيجية، أظهرت حيوانات المجموعتين الأولى والثانية انخفاضًا في التسلل الخلوي وتطور الشبكة الوعائية،وكانت هذه العلامات لعملية التجديد الناشئة أكثر وضوحًا في فئران المجموعة الأولى. في المجموعة الضابطة، لوحظت علامات تسلل خلوي للجرح، وكان النمط النسيجي للأوعية الدموية المتكونة حديثًا غائبًا. في اليوم 15-30 من الملاحظة، كانت مساحة سطح الحرق في حيوانات المجموعة الأولى أصغر بكثير من فئران المجموعات الأخرى، وكان السطح الحبيبي أكثر تطورًا. في حيوانات المجموعة الثانية، انخفضت مساحة سطح الحرق أيضًا مقارنة بحجم جروح الحروق في فئران المجموعة الضابطة، والتي حدثت بسبب التظهار الهامشي. في المجموعة الضابطة، ظل سطح الحرق شاحبًا في أماكن مع حبيبات نادرة، وظهرت عليه علامات نجمية وعائية، وكانت هناك جزر من اللويحات الليفية، واستمر إفراز البلازما المعتدل على سطح الحرق بالكامل، وظلت جرب يصعب فصله في بعض الأماكن. وبشكل عام، في حيوانات المجموعة الثالثة، انخفض حجم الجرح أيضًا، لكن حواف الجرح ظلت ضعيفة.

وهكذا، خلال دراسة مقارنة لمعدل التئام الجروح باستخدام الخلايا الجذعية المتوسطة الشبيهة بالخلايا الليفية والخلايا الليفية الجنينية، وكذلك بدون استخدام العلاج الخلوي، لوحظ تسارع في معدل التئام سطح الحرق نتيجةً لزراعة الخلايا الجذعية المتوسطة الشبيهة بالخلايا الليفية والخلايا الليفية الجنينية. ومع ذلك، في حالة استخدام الخلايا الجذعية المتوسطة الشبيهة بالخلايا الليفية الخيفية، كان معدل التئام الجروح أعلى منه في حالة زراعة الخلايا الليفية الجنينية. وقد تجلى ذلك في تسريع تغير مراحل عملية التجديد - حيث انخفضت معدلات التسلل الخلوي، وارتفع معدل نمو الشبكة الوعائية، بالإضافة إلى تكوين النسيج الحبيبي.

تشير نتائج قياس المساحة الديناميكية إلى أن معدل الشفاء التلقائي لجرح الحروق (دون استخدام العلاج الخلوي) كان الأقل. في اليومين الخامس عشر والثلاثين بعد زراعة الخلايا الجذعية المتوسطة الشبيهة بالخلايا الليفية الخيفية، كان معدل الشفاء أعلى منه مع زراعة الخلايا الليفية الجنينية. أظهرت الطريقة الكيميائية النسيجية للكشف عن بيتا غالاكتوزيداز أنه بعد زراعة الخلايا الجذعية المتوسطة الشبيهة بالخلايا الليفية والخلايا الليفية الجنينية، تظل الخلايا المزروعة قابلة للحياة على سطح وعمق الجروح المتجددة طوال فترة الملاحظة بأكملها. يعتقد المؤلفون أن ارتفاع معدل تجديد جرح الحروق باستخدام الخلايا الجذعية المتوسطة الشبيهة بالخلايا الليفية يرجع إلى إطلاق هذه الخلايا لعوامل تحفيز النمو النشطة بيولوجيًا أثناء عملية النضج.

كما استُخدمت زراعة الخلايا الكيراتينية الذاتية أو الخيفية والأرومات الليفية الخيفية لعلاج جروح الحروق في الممارسة السريرية. تجدر الإشارة إلى أن العلاج الجراحي للأطفال المصابين بحروق عميقة واسعة النطاق يُعد مهمة معقدة نظرًا لشدة الصدمة وتعدد التدخلات الجراحية، وفقدان الدم بشكل كبير، واختلاف ردود الفعل تجاه وسائط الحقن المستخدمة. وتعود الصعوبات الرئيسية في إجراء جراحات تجميل الجلد للحروق العميقة الواسعة، التي تتجاوز مساحتها 40% من سطح الجسم، إلى شدة حالة الضحايا ونقص موارد الجلد المانحة. ولا يحل استخدام زراعة الشبكات ذات معامل التثقيب العالي المشكلة، لأن الخلايا المتكونة بعد التثقيب تتشكل ظهاريًا ببطء شديد، وغالبًا ما تتحلل أو تجف طيات الجلد نفسها. ولا تُعتبر أغطية جروح الحروق، مثل زينوسكين، وطعوم الجثث، وأغطية الأغشية الاصطناعية، فعالة دائمًا بما يكفي، لذلك يجري تطوير طرق جديدة لتغطية أسطح الحروق بطبقات من الخلايا الكيراتينية والأرومات الليفية المزروعة. على وجه الخصوص، تم اقتراح طريقة لتغطية أسطح الحروق بمساعدة الخلايا الليفية الخيفية المزروعة، والتي، عند زراعتها، يكون لها تأثير محفز واضح على تكاثر الخلايا الظهارية المحفوظة في الجرح في الحروق الحدية، وكذلك الخلايا الكيراتينية في حواجز زراعة الشبكة. يقدم عمل L. Budkevich والمؤلفين المشاركين (2000) نتائج استخدام هذه الطريقة لعلاج الحروق عند الأطفال. شملت الدراسة 31 طفلاً يعانون من صدمة حرارية تتراوح أعمارهم بين سنة واحدة و14 عامًا. في ثلاثة أطفال، كانت المساحة الإجمالية لجروح الحروق من الدرجات IIIA-B - IV 40٪، وفي 25 - 50-70٪، وفي ثلاثة آخرين - 71-85٪ من سطح الجسم. تم الجمع بين استئصال النخر الجراحي المبكر وزرع الخلايا الليفية الخيفية المزروعة وجراحة الجلد التلقائية. المرحلة الأولى من العلاج شملت استئصال الأنسجة الميتة، والمرحلة الثانية شملت زراعة الخلايا الليفية الخيفية المزروعة على أفلام حاملة، والمرحلة الثالثة (48 ساعة بعد زراعة الخلايا الليفية الخيفية المزروعة) شملت إزالة المصفوفة وتقويم الجلد الذاتي باستخدام رفرفات جلدية بنسبة ثقب 1:4. ثلاثة مرضى دخلوا العيادة مصابين بحروق شديدة تم زرع الخلايا الليفية الخيفية المزروعة على جروح حبيبية. أجريت عملية زراعة الخلايا الليفية الخيفية المزروعة مرة واحدة في 18 طفلاً، ومرتين في 11 طفلاً، وثلاث مرات في مريضين. تراوحت مساحة سطح الجرح المغطاة بزراعة الخلايا من 30 إلى 3500 سم2. تم تقييم فعالية الخلايا الليفية الخيفية المزروعة من خلال النسبة المئوية الإجمالية لتطعيم الجلد، وأوقات التئام الحروق، وعدد الوفيات الناجمة عن الصدمات الحرارية الشديدة. اكتمل تطعيم الطعم في 86٪ من المرضى. لوحظ عدم اكتمال زراعة الطعوم الجلدية جزئيًا في 14% من الحالات. ورغم العلاج، توفي ستة أطفال (19.3%). وتراوحت مساحة الضرر الجلدي لديهم بين 40% و70% من سطح الجسم.لم يرتبط زرع الخلايا الليفية المزروعة بالوفاة في إصابات الحروق لدى أي مريض.

عند تحليل نتائج العلاج، لاحظ المؤلفون أن الضرر الجلدي الحراري العميق الذي كان يغطي 35-40% من سطح الجسم كان يُعتبر غير متوافق مع الحياة (بالنسبة للأطفال الأصغر سنًا - حتى سن 3 سنوات - فإن الحروق العميقة التي تغطي 30% من سطح الجسم تكون حرجة، وبالنسبة للأطفال الأكبر سنًا - أكثر من 40% من سطح الجسم). عند إجراء استئصال النخر الجراحي مع زراعة الخلايا الليفية المزروعة ورأب الجلد الذاتي اللاحق باستخدام رفارف جلدية ذات معامل ثقب مرتفع، تظل الحروق من الدرجة الثالثة ب إلى الرابعة حرجة، ولكن في الوقت الحاضر هناك احتمالات لإنقاذ حياة حتى هؤلاء الضحايا في كثير من الحالات. وقد أثبت استئصال النخر الجراحي مع زراعة الخلايا الليفية المزروعة ورأب الجلد الذاتي لدى الأطفال المصابين بحروق عميقة أنه فعال بشكل خاص في المرضى الذين يعانون من آفات جلدية واسعة النطاق مع نقص في مواقع المتبرع. تُسهم الأساليب الجراحية الفعالة وزراعة الخلايا الليفية المُزروعة في استقرار الحالة العامة لهؤلاء المرضى بسرعة، وتقليل عدد المضاعفات المعدية لمرض الحروق، وتهيئة ظروف مواتية لزراعة الخلايا، وتقصير مدة استعادة الجلد المفقود ومدة العلاج في المستشفى، وتقليل احتمالية الوفاة لدى المصابين بحروق بالغة. وبالتالي، فإن زراعة الخلايا الليفية المُزروعة، مع رأب الجلد الذاتي اللاحق باستخدام رفارف جلدية، تُتيح تعافي الأطفال المصابين بحروق شديدة، والذين كانوا يُعتبرون سابقًا في عداد الموتى.

من المتعارف عليه عمومًا أن الهدف الأساسي لعلاج الحروق هو استعادة الجلد التالف بشكل كامل وسريع، وذلك للوقاية من الآثار السامة والمضاعفات المعدية والجفاف. تعتمد نتائج استخدام الخلايا المزروعة بشكل كبير على جاهزية جرح الحرق نفسه للزرع. في حالات زرع الخلايا الكيراتينية المزروعة على سطح الجرح بعد استئصال النخر الجراحي، تزرع الخلايا المزروعة بنسبة 55% (حسب المساحة) في المتوسط، بينما تنخفض هذه النسبة إلى 15% في الجروح الحبيبية. لذلك، يتطلب العلاج الناجح لحروق الجلد العميقة الواسعة، في المقام الأول، تكتيكات جراحية فعالة. في حالة الحروق من الدرجة IIIB إلى IV، يتم تخليص سطح الحرق فورًا من الأنسجة الميتة، مما يقلل من التسمم ويقلص من مضاعفات الحروق. يُعد استخدام هذه التكتيكات أساسيًا في تقليل الوقت من لحظة الإصابة بالحرق حتى التئام الجروح، ومدة إقامة مرضى الحروق الواسعة في المستشفى، كما يُقلل بشكل كبير من عدد الوفيات.

ظهرت أولى التقارير عن الاستخدام الناجح للخلايا الكيراتينية المزروعة لتغطية أسطح الحروق في أوائل ثمانينيات القرن الماضي. لاحقًا، أُجري هذا التلاعب باستخدام طبقات من الخلايا الكيراتينية المزروعة، والتي غالبًا ما تُستخرج من الخلايا الذاتية، وبدرجة أقل من الخلايا الكيراتينية المتماثلة. مع ذلك، لا تسمح تقنية زراعة الخلايا الكيراتينية الذاتية بإنشاء بنك للخلايا، في حين أن الوقت اللازم لإنتاج زراعة خلايا كيراتينية بمساحة كافية طويل ويتراوح بين 3 و4 أسابيع. خلال هذه الفترة، يزداد خطر الإصابة بمضاعفات معدية وغيرها من مضاعفات الحروق بشكل حاد، مما يُطيل بشكل كبير مدة إقامة المرضى في المستشفى. بالإضافة إلى ذلك، لا تتجذر الخلايا الكيراتينية الذاتية عمليًا عند زراعتها في جروح الحروق الحبيبية، كما أن التكلفة العالية لوسائل النمو الخاصة والمحفزات الحيوية النشطة لنمو الخلايا الكيراتينية تحد بشكل كبير من استخدامها السريري. تزيد طرق التكنولوجيا الحيوية الأخرى، مثل تجميل الكولاجين، وزرع الجلد المحفوظ بالتبريد، واستخدام طبقات البوليمر الحيوي المتنوعة، من فعالية علاج الحروق السطحية الواسعة، وليس العميقة. تختلف طريقة تغطية سطح الجرح بالخلايا الليفية المزروعة اختلافًا جوهريًا، حيث تُستخدم الخلايا الليفية، وليس الخلايا الكيراتينية، كمكون رئيسي لطبقة الخلايا المزروعة.

كان الشرط الأساسي لتطوير هذه الطريقة هو البيانات التي تُشير إلى أن الخلايا المحيطة بالأوعية الدموية الصغيرة هي خلايا ميزانشيمية سلفية قادرة على التحول إلى أرومات ليفية تُنتج العديد من عوامل النمو وتضمن التئام الجروح بفضل تأثيرها التحفيزي القوي على تكاثر الخلايا الكيراتينية والتصاقها. كشف استخدام الخلايا الليفية المزروعة لإغلاق أسطح الجروح فورًا عن عدد من المزايا المهمة لهذه الطريقة مقارنةً باستخدام الخلايا الكيراتينية المزروعة. على وجه الخصوص، لا يتطلب الحصول على الخلايا الليفية في المزرعة استخدام أوساط غذائية خاصة ومحفزات نمو، مما يُقلل تكلفة عملية الزرع بأكثر من 10 مرات مقارنةً بتكلفة الحصول على الخلايا الكيراتينية. تُصبح الخلايا الليفية خاملة بسهولة، حيث تفقد خلالها جزئيًا مستضدات التوافق النسيجي السطحي، مما يفتح المجال أمام استخدام الخلايا الخيفية لتصنيع عمليات الزرع وإنشاء بنوكها. يُقلَّص الوقت اللازم للحصول على غرسات جاهزة للاستخدام في العيادة من 3 أسابيع (للخلايا الكيراتينية) إلى يوم أو يومين (للخلايا الليفية). يمكن الحصول على مزرعة أولية للخلايا الليفية عن طريق زراعة خلايا من شظايا الجلد المأخوذة أثناء عملية تجميل الجلد التلقائي، وتبلغ كثافة بذر الخلايا للحصول على غرسات فرعية من الخلايا الليفية البشرية 20 × 10⁻ ^لكل سم² ^فقط.

لدراسة تأثير الخلايا الليفية وبروتيناتها التنظيمية على تكاثر وتمايز الخلايا الكيراتينية، أُجري تحليل مقارن لشكل وتكاثر الخلايا الكيراتينية على ركائز الكولاجين من النوعين الأول والثالث، بالإضافة إلى الفيبرونيكتين في مزرعة مشتركة مع الخلايا الليفية البشرية. عُزلت الخلايا الكيراتينية البشرية من شظايا جلد مرضى مصابين بحروق، أُخذت أثناء عملية تجميل الجلد التلقائي. بلغت كثافة بذر الخلايا الكيراتينية 50 × 103 خلية لكل 1 سم². قُيِّمت الفعالية السريرية لزرع الخلايا الليفية المزروعة لدى 517 مريضًا. قُسِّم جميع المرضى إلى مجموعتين: المجموعة 1: بالغون مصابون بحروق من الدرجة IIA، B - IV؛ المجموعة 2: أطفال مصابون بحروق عميقة من الدرجة IIIB - IV. إن تقييم ديناميكيات التنظيم الهيكلي والوظيفي للخلايا الليفية أحادية الطبقة المزروعة، مع مراعاة دور الغليكوز أمينوغليكان والفيبرونيكتين والكولاجين في عمليات التجديد، مكّن الباحثين من تحديد اليوم الثالث كأفضل فترة لاستخدام مزارع الخلايا الليفية في زراعة الأعضاء. وقد أظهرت دراسة تأثير الخلايا الليفية على تكاثر وتمايز الخلايا الكيراتينية أن الخلايا الليفية المختبرية لها تأثير محفز واضح، لا سيما على عمليات التصاق الخلايا الكيراتينية، مما يزيد عدد الخلايا الملتصقة ومعدل تثبيتها بأكثر من الضعف. ويصاحب تحفيز عمليات الالتصاق زيادة في كثافة تخليق الحمض النووي ومستوى تكاثر الخلايا الكيراتينية. بالإضافة إلى ذلك، تبيّن أن وجود الخلايا الليفية والمصفوفة خارج الخلوية التي تُشكّلها شرطٌ ضروري لتكوين الجهاز الليفي العضلي للخلايا الكيراتينية، والوصلات بين الخلايا، وفي نهاية المطاف، لتمايز الخلايا الكيراتينية وتكوين الغشاء القاعدي. في علاج الأطفال المصابين بحروق عميقة، ثبتت فعالية سريرية عالية لزرع مزرعة الخلايا الليفية الخيفية، خاصةً في مجموعة المرضى الذين يعانون من آفات جلدية واسعة النطاق في حالات نقص موقع المتبرع. أظهرت دراسة وظيفية شكلية شاملة أن الخلايا الليفية المزروعة تتميز بالتخليق النشط للحمض النووي (DNA)، بالإضافة إلى الكولاجين والفيبرونيكتين والجليكوز أمينوغليكان، وهي جزء من المصفوفة خارج الخلوية التي تُشكّلها الخلايا. يشير الباحثون إلى ارتفاع نسبة زراعة الخلايا الليفية المزروعة (تصل إلى 96%)، وانخفاض حاد في وقت استلامها (خلال 24-48 ساعة بدلاً من أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع في حالة استخدام الخلايا الكيراتينية)، وتسريع كبير في تكوين الظهارة على سطح الحرق، بالإضافة إلى انخفاض كبير في تكلفة تقنية زراعة الخلايا الليفية المزروعة (بعشرة أضعاف) مقارنةً بزراعة الخلايا الكيراتينية. يتيح استخدام زراعة الخلايا الليفية المزروعة إنقاذ حياة الأطفال المصابين بحروق خطيرة - تلف حراري لأكثر من 50% من سطح الجسم.الذي كان يُعتبر سابقًا غير متوافق مع الحياة. تجدر الإشارة إلى أنه مع زراعة الخلايا الليفية الجنينية الخيفية، لم يقتصر الأمر على التعافي السريع للجروح وشفاء المرضى الذين يعانون من درجات ومناطق حروق متفاوتة فحسب، بل ثبت أيضًا بشكل قاطع انخفاض كبير في معدل الوفيات لديهم.

تُستخدم الخلايا الليفية الذاتية أيضًا في مجال معقد من جراحة التجميل، مثل التصحيح الترميمي لإصابات الحبال الصوتية. يُستخدم الكولاجين البقري عادةً لهذا الغرض، وتقتصر مدة تأثيره على مناعته. ولأنه بروتين غريب، فإن الكولاجين البقري حساس لكولاجيناز المتلقي، ويمكن أن يُسبب ردود فعل مناعية، مما أدى إلى تطوير تقنيات للحصول على مستحضرات الكولاجين المتشابكة مع الغلوتارالدهيد. تكمن ميزتها في ثباتها العالي ومناعتها المنخفضة، مما وجد تطبيقًا عمليًا في القضاء على عيوب الحبال الصوتية وضمورها. استُخدمت حقن الكولاجين الذاتي لأول مرة عام ١٩٩٥. وقد ضمنت هذه التقنية الحفاظ على البنية الأساسية لألياف الكولاجين الذاتية، بما في ذلك الروابط المتشابكة المحفزة إنزيميًا داخل الجزيء. والحقيقة هي أن ألياف الكولاجين الطبيعية أكثر مقاومة للتدمير بواسطة البروتياز من الكولاجين المُعاد تكوينه، الذي تُقطع فيه التيلوببتيدات. سلامة الببتيدات التيلوبتيدات مهمة للبنية الرباعية لألياف الكولاجين وتكوين الروابط المتقاطعة بين جزيئات الكولاجين المتجاورة. على عكس مستحضرات الكولاجين البقري، لا يُسبب الكولاجين الذاتي تفاعلات مناعية لدى المتلقي، ولكنه ليس فعالاً بما يكفي كعامل تجديد. يمكن تحقيق تصحيح مستقر من خلال إنتاج الكولاجين الموضعي عن طريق زراعة الخلايا الليفية الذاتية. ومع ذلك، تم تحديد بعض الصعوبات أثناء دراسة فعالية زراعة الخلايا الليفية الذاتية في العيادة. في الفترة المبكرة بعد زراعة الخلايا الليفية، كان التأثير السريري أضعف مقارنةً بالتأثير بعد إدخال الكولاجين البقري. عند زراعة الخلايا الليفية الذاتية، لا يمكن استبعاد إمكانية تحول الخلايا الليفية الطبيعية إلى خلايا ليفية مرضية، تُسمى الخلايا الليفية العضلية، المسؤولة عن تطور التليف وتكوين الندبة، كما يتضح من تقلص هلام الكولاجين الناتج عن التفاعل النوعي بين الخلايا الليفية وألياف الكولاجين. بالإضافة إلى ذلك، بعد المرور التسلسلي في المختبر، تفقد الخلايا الليفية القدرة على تصنيع بروتينات المصفوفة خارج الخلية.

ومع ذلك، فقد تم الآن تطوير طريقة لزراعة الخلايا الليفية البشرية الذاتية تجريبياً والتي تقضي على أوجه القصور المذكورة أعلاه ولا تؤدي إلى تحول مسرطن للخلايا الليفية الطبيعية. تُستخدم الخلايا الليفية الذاتية التي تم الحصول عليها باستخدام هذه الطريقة لاستعادة العيوب في أنسجة الوجه الرخوة. في دراسة أجراها جي كيلر وآخرون (2000)، تم علاج 20 مريضًا تتراوح أعمارهم بين 37 و61 عامًا يعانون من التجاعيد والندوب الضامرة. تم نقل خزعات الجلد (4 مم) من منطقة خلف الأذن إلى المختبر في أنابيب اختبار معقمة تحتوي على 10 مل من وسط الثقافة (وسط النسر مع المضاد الحيوي والمطهر للفطريات والبيروفات ومصل جنين العجل). تم وضع المادة داخل 3-5 أطباق ثقافة قطرها 60 مم وحضنت في منظم حرارة مع جو يحتوي على 5٪ من ثاني أكسيد الكربون. بعد أسبوع واحد، تمت إزالة الخلايا من الأطباق عن طريق التربسين ووضعها في قوارير 25 سم2. تم حقن الخلايا في المرضى بكمية 4 × 107. لوحظ تأثير سريري كبير ومستمر لدى المرضى أثناء تصحيح الطيات الأنفية الشفوية، وكذلك لدى المرضى الذين يعانون من ندوب بعد 7 و12 شهرًا من عملية الزرع الثالثة للخلايا الليفية الذاتية. وفقًا لقياس التدفق الخلوي، أنتجت الخلايا الليفية المزروعة كمية كبيرة من الكولاجين من النوع الأول. أظهرت الدراسات المختبرية انقباضًا طبيعيًا للخلايا الليفية المحقونة. بعد شهرين من إعطاء الخلايا الليفية المزروعة تحت الجلد بجرعة 4 × 107 خلية، لم يتم الكشف عن أي أورام في الفئران العارية. لم تسبب الخلايا الليفية المحقونة ندبات أو تليفًا منتشرًا لدى المرضى. وفقًا للمؤلف، فإن الخلايا الليفية الذاتية المزروعة قادرة على إنتاج الكولاجين باستمرار، مما يوفر تأثيرًا تجديديًا تجميليًا. في الوقت نفسه، نظرًا لأن عمر الخلايا المتمايزة محدود، فإن الخلايا الليفية المأخوذة من مريض شاب تكون أكثر فعالية من تلك المأخوذة من كبار السن. يُفترض مستقبلاً إمكانية حفظ مزرعة من الخلايا الليفية المأخوذة من متبرع شاب بالتجميد، وذلك لزرع خلاياه الشابة لاحقًا في مريض مسن. في الختام، ليس من الصحيح تمامًا الاستنتاج بأن الخلايا الليفية الذاتية، شريطة الحفاظ عليها وظيفيًا، تُعدّ وسيلة مثالية لتصحيح عيوب الأنسجة الرخوة في الوجه. في الوقت نفسه، يُشير المؤلف نفسه إلى ظهور بعض المشكلات المتعلقة باستخدام نظام الكولاجين الليفي الذاتي أثناء الدراسة. كان التأثير السريري في كثير من الأحيان أضعف من تأثير استخدام الكولاجين البقري، مما أثار خيبة أمل لدى المرضى.

بشكل عام، تبدو البيانات المنشورة حول آفاق الاستخدام السريري للخلايا الجذعية المتوسطة متفائلة للغاية. تُبذل محاولات لاستخدام خلايا سلفية متوسطة متعددة القدرات من نخاع العظم الذاتي لعلاج آفات المفاصل التنكسية. وتُجرى حاليًا أولى التجارب السريرية لاستخدام خلايا السلف المتوسطة المزروعة في علاج كسور العظام المعقدة. وتُستخدم خلايا جذعية متوسطة ذاتية وخيفية من نخاع العظم لإنتاج أنسجة غضروفية لزراعتها في تصحيح عيوب الغضروف المفصلي الناتجة عن الصدمات أو الآفات المناعية الذاتية. ويجري تطوير أساليب للاستخدام السريري لخلايا السلف المتوسطة متعددة القدرات للقضاء على عيوب العظام لدى الأطفال المصابين بنوع حاد من نقص تكون العظم الناتج عن طفرات في جين الكولاجين من النوع الأول. بعد استئصال النخاع، يُزرع للأطفال المتلقين نخاع عظم من متبرعين أصحاء متوافقين مع مستضدات الكريات البيضاء البشرية (HLA)، لأن نخاع العظم غير المجزأ يحتوي على عدد كافٍ من الخلايا الجذعية الوسيطة لتعويض أي خلل عظمي شديد. بعد زراعة نخاع العظم الخيفي، أظهر هؤلاء الأطفال تغيرات نسيجية إيجابية في العظام الإسفنجية، وزيادة في معدل النمو، وانخفاضًا في معدل حدوث كسور العظام. في بعض الحالات، تُحقق نتائج سريرية إيجابية بزراعة نخاع عظم خيفي وخلايا بانيات العظم وثيقة الصلة. كما يُستخدم زرع الخلايا الجذعية الوسيطة لعلاج هشاشة العظام الخلقية الناتجة عن اختلال توازن الخلايا بانيات العظم والخلايا الناقضة للعظم في أنسجة العظام. في هذه الحالة، يتم استعادة تكوين العظام من خلال تهجين مجموعة الخلايا الجذعية والسلفية في أنسجة عظام المرضى.

يتواصل تحسين أساليب التعديل الجيني للخلايا الجذعية الوسيطة المانحة لتصحيح العيوب الجينية في الأنسجة السدوية. ومن المتوقع أن تُستخدم الخلايا السلفية الوسيطة في المستقبل القريب في علم الأعصاب لتهجين خلايا الدماغ بشكل مستهدف، وتكوين مجموعة سليمة من الخلايا القادرة على إنتاج إنزيم أو عامل ناقص مسؤول عن المظاهر السريرية للمرض. ويمكن استخدام زراعة الخلايا الجذعية الوسيطة لاستعادة سدى نخاع العظم لدى مرضى السرطان بعد العلاج الإشعاعي والكيميائي، وبالاشتراك مع خلايا نخاع العظم لاستعادة تكوين الدم. ويعزز التطور الهندسي في مجال تصميم المواد الحيوية المصفوفية أو المحاكاة الحيوية التي تُشكل أطرًا مأهولة بسلالات الخلايا الجذعية الوسيطة تطوير العلاج البديل الذي يهدف إلى القضاء على عيوب الجهاز العضلي الهيكلي بمساعدة الخلايا الجذعية الوسيطة.

مصادر الخلايا الجذعية المتوسطة

المصدر الرئيسي للخلايا الجذعية المتوسطة هو نخاع العظم، حيث تتمايز خلاياه الجذعية المكونة للدم في جسم الثدييات باستمرار إلى خلايا دموية وخلايا مناعية. بينما تُمثل الخلايا الجذعية المتوسطة مجموعة صغيرة من الخلايا الشبيهة بالخلايا الليفية في سدى نخاع العظم، وتساهم في الحفاظ على حالة عدم التمايز للخلايا الجذعية المكونة للدم. في ظل ظروف معينة، تتمايز الخلايا الجذعية المتوسطة إلى خلايا غضروفية وخلايا نسيج عظمي. عند زرعها في وسط زراعة منخفض الكثافة، تُشكل الخلايا السدوية وحيدة النواة في نخاع العظم مستعمرات من الخلايا اللاصقة، وهي في الواقع خلايا سلفية متوسطة متعددة القدرات شبيهة بالخلايا الليفية. يعتقد بعض الباحثين أن الخلايا الجذعية المتوسطة غير الملتزمة تترسب في نخاع العظم، والتي، بفضل قدرتها على التجدد الذاتي وإمكانية التمايز العالية، تُزود جميع أنسجة الجسم بسلائف متوسطة من العناصر السدوية طوال حياة الكائن الثديي.

في نخاع العظم، تُشكّل العناصر الخلوية السدوية شبكةً تملأ الفراغ بين الجيوب الأنفية ونسيج العظم. يُقارب محتوى الخلايا الجذعية الوسيطة الخاملة في نخاع عظم الشخص البالغ كمية الخلايا الجذعية المُكوّنة للدم، ولا يتجاوز 0.01-0.001%. تخلو الخلايا الجذعية الوسيطة المعزولة من نخاع العظم وغير المُزروعة من جزيئات الالتصاق. لا تُعبّر هذه الخلايا عن بروتينات CD34، وICAM، وVCAM، والكولاجين من النوعين الأول والثالث، وCD44، وCD29. وبالتالي، في المختبر، لا تُثبّت الخلايا الجذعية الوسيطة على ركيزة الزرع، بل تُشكّل مشتقات أسلاف أكثر تطورًا من الخلايا الجذعية الوسيطة مكونات الهيكل الخلوي وجهاز مستقبلات جزيئات الالتصاق الخلوي. تُوجد الخلايا السدوية ذات النمط الظاهري CD34 حتى في الدم المحيطي، على الرغم من أن عددها في نخاع العظم أقل بكثير من الخلايا وحيدة النواة المُوجبة لـ CD34. ترتبط خلايا CD34 المعزولة من الدم والمنقولة إلى الثقافة بالركيزة وتشكل مستعمرات من الخلايا الشبيهة بالخلايا الليفية.

من المعروف أنه في المرحلة الجنينية، ينشأ الأساس السدوي لجميع أعضاء وأنسجة الثدييات والبشر من تجمع مشترك من الخلايا الجذعية المتوسطة قبل وأثناء مرحلة تكوين الأعضاء. لذلك، يُعتقد أن غالبية الخلايا الجذعية المتوسطة في الكائن الحي الناضج يجب أن تكون في النسيج الضام والعظمي. وقد ثبت أن الجزء الرئيسي من العناصر الخلوية في سدى النسيج الضام والعظمي الرخو يتمثل في الخلايا السلفية الملتزمة، والتي، مع ذلك، تحتفظ بالقدرة على التكاثر وتكوين نسائل في المختبر. عند إدخال هذه الخلايا إلى مجرى الدم العام، تُزرع أكثر من 20% من الخلايا السلفية المتوسطة بين العناصر السدوية للنسيج المكون للدم والأعضاء البرنشيمية.

يُعد النسيج الدهني مصدرًا محتملًا للخلايا الجذعية المتوسطة، حيث حُددت من بين الخلايا الجذعية خلايا دهنية سابقة مُرتبطة بدرجات متفاوتة. أقل العناصر السلفية نضجًا في النسيج الدهني هي الخلايا السدوية الوعائية، والتي، مثل الخلايا السدوية المتوسطة متعددة القدرات في نخاع العظم، قادرة على التمايز إلى خلايا دهنية تحت تأثير الجلوكوكورتيكويدات، وعامل النمو الشبيه بالأنسولين، والأنسولين. في المزرعة، تتمايز الخلايا السدوية الوعائية إلى خلايا دهنية وخلايا غضروفية، وفي النسيج الدهني من أصل نخاع العظم، توجد خلايا تُشكل الخلايا الشحمية وخلايا بانيات العظم.

وُجدت الخلايا الجذعية السدوية في العضلات أيضًا. في المزرعة الأولية للخلايا المعزولة من العضلات الهيكلية البشرية، اكتُشفت خلايا نجمية وأنابيب عضلية متعددة النوى. في وجود مصل الحصان، تتكاثر الخلايا النجمية في المختبر دون أي علامات على التمايز الخلوي، وبعد إضافة الديكساميثازون إلى الوسط الغذائي، يتميز تمايزها بظهور عناصر خلوية تحمل النمط الظاهري للخلايا الهيكلية والعضلات الملساء والعظام والغضاريف والأنسجة الدهنية. لذلك، توجد خلايا سلفية متوسطة متعددة القدرات، ملتزمة وغير ملتزمة، في أنسجة العضلات البشرية. وقد ثبت أن مجموعة الخلايا السلفية الموجودة في العضلات الهيكلية تنشأ من خلايا سلفية متوسطة متعددة القدرات غير ملتزمة في نخاع العظم، وتختلف عن الخلايا الساتلية العضلية.

وُجدت أيضًا خلايا نجمية لاصقة، تُطابق الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات، في عضلة قلب الفئران حديثة الولادة، إذ تتمايز هذه الخلايا تحت تأثير الديكساميثازون إلى خلايا شحمية، وخلايا بانيات عظمية، وخلايا غضروفية، وخلايا عضلية ملساء، وأنابيب عضلية هيكلية، وخلايا عضلية قلبية. وقد تبيّن أن خلايا العضلات الملساء الوعائية (الخلايا المحيطة بالأوعية الدموية) مشتقة من خلايا سلفية متوسطة متعددة القدرات غير متمايزة محيطة بالأوعية الدموية. في المزرعة، تُظهر الخلايا الجذعية المتوسطة المحيطة بالأوعية الدموية مستقبلات ألفا-أكتين للعضلات الملساء وعامل نمو مشتق من الصفائح الدموية، وهي قادرة على التمايز إلى خلايا عضلية ملساء على الأقل.

من منظور احتياطيات الخلايا الجذعية، تحتل الأنسجة الغضروفية مكانةً خاصة، ويُعتقد أن قدرتها على الإصلاح منخفضة للغاية بسبب نقص الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات أو عوامل التمايز والنمو. ويُفترض أن الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات، المُخصصة لتكوين الغضاريف والعظام، تدخل الأنسجة الغضروفية من مصادر نسيجية أخرى.

لم يُحدَّد أيضًا أصل الأنسجة وظروف التصاق الخلايا السلفية المتوسطة في الأوتار. تشير الملاحظات التجريبية إلى أنه في الفترة المبكرة بعد الولادة، تحتفظ خلايا وتر أخيل الأرانب، في المزارع الأولية وفي المرور الأول، بتعبير الكولاجين والديكورين من النوع الأول، ولكن مع استمرار زراعتها، تفقد علامات تمايز الخلايا الوترية.

تجدر الإشارة إلى أن الإجابة على السؤال حول ما إذا كانت الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات الموجودة في أنسجة مختلفة موجودة بالفعل باستمرار في سدىها، أو ما إذا كان يتم تجديد مجموعة الأنسجة من الخلايا الجذعية المتوسطة عن طريق هجرة الخلايا الجذعية من سدى نخاع العظم، لم يتم تلقيها بعد.

بالإضافة إلى نخاع العظم ومناطق الأنسجة المتوسطة الأخرى في جسم الإنسان البالغ، يُمكن أن يكون دم الحبل السري مصدرًا آخر للخلايا الجذعية الوسيطة. وقد تبيّن أن دم وريد الحبل السري يحتوي على خلايا تتشابه في خصائصها المورفولوجية والمستضدية مع الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات، وهي قادرة على الالتصاق، وليست أقل قدرة على التمايز من الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات من أصل نخاع العظم. في مزارع الخلايا الجذعية المتوسطة من دم الحبل السري، وُجدت نسبة تتراوح بين 5% و10% من الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات غير الملتصقة. وتبين أن عددها في دم الحبل السري يتناسب عكسيًا مع عمر الحمل، مما يشير بشكل غير مباشر إلى هجرة الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات إلى أنسجة مختلفة أثناء نمو الجنين. ظهرت المعلومات الأولى حول الاستخدام السريري للخلايا الجذعية المتوسطة المعزولة من دم الحبل السري، وكذلك تلك التي تم الحصول عليها من المواد الحيوية الجنينية، والتي تعتمد على القدرة المعروفة للخلايا الجذعية الجنينية على التكامل والزرع والوظيفة في أعضاء وأنظمة الأنسجة لدى المتلقين البالغين.

البحث عن مصادر جديدة للخلايا الجذعية المتوسطة

يُثير استخدام الخلايا الجذعية الوسيطة ذات الأصل الجنيني، بالإضافة إلى خلايا جنينية أخرى، عددًا من المشكلات الأخلاقية والقانونية والقضائية والتشريعية. ولذلك، لا يزال البحث عن مواد خلايا متبرعة خارج الجنين مستمرًا. لم تنجح محاولة الاستخدام السريري للخلايا الليفية الجلدية البشرية، وهو ما حُدد مسبقًا ليس فقط بالقدرة المالية العالية للتكنولوجيا، ولكن أيضًا بالتحول السريع للخلايا الليفية إلى خلايا ليفية، ذات قدرة تكاثر منخفضة بشكل ملحوظ وإنتاج عدد محدود من عوامل النمو. سمح لنا التقدم الإضافي في دراسة بيولوجيا الخلايا الجذعية الوسيطة والخلايا السلفية الوسيطة متعددة القدرات في نخاع العظم بوضع استراتيجية للاستخدام السريري للخلايا الجذعية الوسيطة الذاتية. تطلبت تقنية عزلها وزراعتها وتكاثرها خارج الجسم الحي وتمايزها المستهدف، في المقام الأول، دراسة طيف العلامات الجزيئية للخلايا الجذعية الوسيطة. أظهر تحليلهم أن المزارع الأولية لأنسجة العظام البشرية تحتوي على عدة أنواع من الخلايا السلفية الوسيطة متعددة القدرات. تم الكشف عن النمط الظاهري للخلايا البدائية العظمية في الخلايا التي تُعبر عن علامة الخلايا السلفية السدوية STRO-1، ولكنها لا تحمل علامة الخلايا البدائية العظمية - الفوسفاتاز القلوي. تتميز هذه الخلايا بضعف قدرتها على تكوين مصفوفة عظمية معدنية، بالإضافة إلى غياب التعبير عن مستقبلات هرمون الأوستيوبونتين وهرمون الغدة جار الدرقية. تُمثل مشتقات الخلايا الموجبة لـ STRO-1، والتي لا تُعبر عن الفوسفاتاز القلوي، خلايا عظمية متمايزة بشكل متوسط وكامل. وُجد أن العناصر الخلوية للسلالات المستنسخة من خلايا العظام الإسفنجية البشرية الموجبة لـ STRO-1 قادرة على التمايز إلى خلايا عظمية وخلايا شحمية ناضجة. يعتمد اتجاه تمايز هذه الخلايا على تأثير الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة، والسيتوكينات المؤيدة للالتهابات - IL-1b، وعامل نخر الورم أ (TNF-a)، بالإضافة إلى عامل النمو المحول للخلايا (TGF-b) المضاد للالتهابات والمثبط للمناعة.

وُجد لاحقًا أن الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات تفتقر إلى نمط ظاهري محدد متأصل فيها فقط، ولكنها تُعبر عن مجموعة من العلامات المميزة للخلايا المتوسطة والبطانية والظهارية والعضلية في غياب التعبير عن مستضدات النمط الظاهري المناعي للخلايا المكونة للدم - CD45 وCD34 وCD14. بالإضافة إلى ذلك، تُنتج الخلايا الجذعية المتوسطة، بشكل تكويني وتحريضي، عوامل نمو مكونة للدم وغير مكونة للدم، وإنترلوكينات وكيموكينات، وتُعبر مستقبلات لبعض السيتوكينات وعوامل النمو على الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات. وقد عُثر على خلايا نائمة، أو ساكنة، ذات نمط ظاهري مناعي مطابق تقريبًا لملف مستضد الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات غير المعالجة بـ 5-فلورويوراسيل، بين خلايا المصفوفة السدوية في جسم الإنسان - حيث تُعبر كلتا الخليتين عن CD117، الذي يُميز الخلايا الجذعية "البالغة".

وبالتالي، لم يُحدد بعدُ مؤشر خلوي فريد للخلايا الجذعية المتوسطة. ويُفترض أن الخلايا الخاملة تُمثل مجموعة من الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات غير الملتزمة، لأنها لا تُعبر عن مؤشرات الخلايا الملتزمة بتكوين العظم (Cbfa-1) أو تكوين الخلايا الدهنية (PPAR-y-2). يؤدي التعرض المُطول للخلايا الخاملة بطيئة التكاثر لمصل الجنين البقري إلى تكوين أسلاف ملتزمة متمايزة نهائيًا تتميز بنمو سريع. ويدعم FGF2 التوسع النسيلي لهذه الخلايا الجذعية المتوسطة. ويبدو أن جينوم الخلايا الجذعية السدوية "مغلق" بإحكام شديد. وهناك تقارير تُشير إلى غياب التمايز التلقائي في الخلايا الجذعية المتوسطة - فبدون شروط خاصة للالتزام، لا تتحول حتى إلى خلايا من سلالة المتوسطة.

لدراسة التركيب السكاني لمشتقات الخلايا الجذعية المتوسطة، يُجرى البحث عن بروتينات مؤشر التمايز على خطوط الخلايا السدوية وفي المزارع الأولية. أظهر التحليل الاستنساخي المختبري لخلايا نخاع العظم المكونة للمستعمرات أن عامل نمو البشرة (EGF) يزيد من متوسط حجم المستعمرة ويقلل التعبير الاستنساخي للفوسفاتاز القلوي عند تطبيقه على المزارع الأولية، بينما تُنشط إضافة الهيدروكورتيزون التعبير عن الفوسفاتاز القلوي، وهو مؤشر على الاتجاه العظمي لتمايز الخلايا الجذعية المتوسطة. أتاحت الأجسام المضادة وحيدة النسيلة لـ STRO-1 فصل ودراسة مجموعة الخلايا اللاصقة الإيجابية لـ STRO-1 في نظام غير متجانس من مزارع دكستر. حُددت مجموعة من السيتوكينات التي لا تنظم تكاثر وتمايز الخلايا المكونة للدم واللمفاوية فحسب، بل تُشارك أيضًا في تكوين وتكوين وامتصاص الأنسجة الهيكلية من خلال آليات شبه صماء وذاتية وهرمونية. يُستخدم أيضًا الإطلاق بوساطة المستقبلات للرسل الثانوية، مثل cAMP، وثنائي أسيل الجلسرين، وثلاثي فوسفات الإينوزيتول، وCa2+، لتحليل مؤشرات فئات مختلفة من خلايا الأنسجة السدوية التي تُعبّر عن المستقبلات المقابلة. وقد أتاح استخدام الأجسام المضادة وحيدة النسيلة كمؤشرات تحديد انتماء الخلايا الشبكية في سدى الأعضاء اللمفاوية إلى المناطق المعتمدة على الخلايا التائية والبائية.

لفترة من الوقت، استمر الجدل العلمي حول إمكانية نشأة الخلايا الجذعية متعددة القدرات من الخلايا الجذعية المكونة للدم. في الواقع، عند زراعة معلقات خلايا نخاع العظم في مزارع أحادية الطبقة، تنمو فيها مستعمرات منفصلة من الخلايا الليفية. ومع ذلك، فقد تبيّن أن وجود أسلاف مستعمرات الخلايا الليفية وبراعم مختلفة من تمايز الأنسجة المكونة للدم في نخاع العظم لا يُعد دليلاً على أصلها المشترك من الخلايا الجذعية المكونة للدم. باستخدام التحليل التمييزي للخلايا الجذعية المكونة للدم، ثبت أن البيئة الدقيقة أثناء زراعة نخاع العظم غير المتجانس لا تنتقل عن طريق الخلايا المكونة للدم، مما يثبت وجود مجموعة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات في نخاع العظم مستقلة نسيجيًا عن الخلايا المكونة للدم.

بالإضافة إلى ذلك، أتاحت طريقة الاستنساخ الانتقائي تحديد فئة جديدة من الخلايا السلفية السدوية في مزارع أحادية الطبقة لخلايا نخاع العظم، وتحديد أعدادها، ودراسة خصائصها، وإمكاناتها التكاثرية والتمايزية. وتبين أن الخلايا الشبيهة بالخلايا الليفية السدوية تتكاثر في المختبر، وتشكل مستعمرات ثنائية الصيغة الصبغية، والتي، عند إعادة زرعها في الجسم، تُمكّن من تكوين أعضاء جديدة مكونة للدم. وتشير نتائج دراسة النسخ الفردية إلى أن من بين الخلايا السلفية السدوية مجموعة من الخلايا التي، بفضل إمكاناتها التكاثرية والتمايزية، يمكنها أن تدّعي دور الخلايا الجذعية للأنسجة السدوية، وهي مستقلة نسيجيًا عن الخلايا الجذعية المكونة للدم. وتتميز خلايا هذه المجموعة بالنمو الذاتي، وتتمايز إلى عناصر خلايا سلفية من العظام والغضاريف والأنسجة الشبكية لنخاع العظم.

تُعد نتائج الدراسات التي أجراها ر. تشايلاخيان وزملاؤه (1997-2001) ذات أهمية بالغة، حيث قاموا بزراعة خلايا سلفية من أنسجة نخاع العظم من الأرانب وخنازير غينيا والفئران على وسط غذائي a-MEM مع إضافة مصل جنين العجل. أجرى الباحثون عملية الزرع بكثافة أولية تراوحت بين 2-4 × 103 خلية نخاع عظم لكل سم مربع. واستُخدمت خلايا نخاع عظم متماثلة أو غير متماثلة، مُعطّلة بالإشعاع، كمُغذّي بجرعة حافظت على تأثير المُغذّي مع منع تكاثرها تمامًا. وُضعت التربسينات على مستعمرات أولية منفصلة من الخلايا الليفية عمرها أسبوعان للحصول على سلالات وحيدة النسيلة. تم الحصول على دليل على الأصل الاستنساخي للمستعمرات باستخدام علامة كروموسومية في مزارع نخاع العظم المختلطة لذكور وإناث خنازير غينيا، والتصوير الفوتوغرافي الفاصل الزمني للمزارع الحية، وفي المزارع المختلطة لنخاع العظم المتماثل لفئران CBA وCBAT6T6. تم إجراء عملية زرع معلق لخلايا نخاع العظم المعزولة حديثًا أو الخلايا الليفية اللحمية المزروعة في المختبر تحت كبسولة الكلى في سقالات مسامية من الإيفالون أو الجيلاتين، بالإضافة إلى مصفوفة عظم إسفنجي معطلة للأرانب. لزرع المستنسخات في غمد عظمي، تم تنظيف عظام فخذ خنزير غينيا من الأنسجة الرخوة والغشاء السمحاقي، وتم تقليم المشاش، وغسل نخاع العظم جيدًا. تم تقطيع العظم إلى شظايا (3-5 مم)، وتجفيفه، وتعريضه للإشعاع بجرعة 60 جراي. تم وضع مستعمرات فردية من الخلايا الليفية في أغماد العظام وزرعها عضليًا. بالنسبة لعملية زرع الخلايا الليفية الجذعية المزروعة في المختبر داخل الصفاق، تم استخدام حجرات الانتشار من النوع A (V=0.015 سم3، h=0.1 مم) و O (V=0.15 سم3، h=2 مم).

عند دراسة ديناميكيات نمو السلالات المستنسخة، وجد ر. تشايلاخيان وآخرون (2001) أن الخلايا الفردية التي تشكل مستعمرات الخلايا الليفية، وكذلك أحفادها، لديها إمكانات تكاثرية هائلة. بحلول الممر العاشر، كان عدد الخلايا الليفية في بعض السلالات 1.2-7.2 × 109 ^خلية. خلال نموها، أجرت ما يصل إلى 31-34 عملية مضاعفة للخلايا. في هذه الحالة، أدى زرع غير متجانس لسلالات مشتقة من نخاع العظم مكونة من أسلاف سترومية لعشرات النسخ إلى نقل بيئة نخاع العظم الدقيقة وتكوين عضو مكون للدم جديد في منطقة الزرع. طرح المؤلفون السؤال عما إذا كانت النسخ الفردية قادرة على نقل بيئة نخاع العظم الدقيقة للخلايا السترومية أو ما إذا كان تعاون العديد من أسلاف سترومية استنساخية مختلفة مطلوبًا لهذا الغرض؟ وإذا كانت النسخ الفردية قادرة على نقل البيئة الدقيقة، فهل ستكون كاملة لجميع البراعم المكونة للدم الثلاثة، أم أن نسخًا مختلفة توفر تكوين البيئة الدقيقة لبراعم مكونة للدم مختلفة؟ لحل هذه المشكلات، طُوّرت تقنية لزراعة الخلايا السلفية السدوية على هلام الكولاجين، مما يسمح بإزالة مستعمرات الخلايا الليفية المزروعة من السطح لإجراء عملية زرع غيرية لاحقًا. استُأصلت نسخ فردية من الخلايا الليفية السدوية المزروعة من خلايا نخاع العظم لفئران CBA وخنازير غينيا مع جزء من طبقة الهلام، وزُرعت بطريقة غيرية - تحت كبسولة الكلى للفئران المتماثلة أو في عضلات البطن لخنازير غينيا ذاتية المنشأ. عند زرعها في العضلات، وُضعت المستعمرات على الهلام في أغلفة عظمية.

وجد المؤلفون أنه بعد 50-90 يومًا من زرع مستعمرات الخلايا الليفية لنخاع العظم، لوحظ نمو العظام أو الأنسجة العظمية والدموية في منطقة الزرع في 20٪ من الحالات. في 5٪ من الحيوانات المتلقية، احتوت بؤر أنسجة العظام المتكونة على تجويف مملوء بنخاع العظم. داخل أسطوانات العظام، كان لهذه البؤر شكل دائري وكبسولة مبنية من أنسجة العظام مع الخلايا العظمية وطبقة عظمية متطورة جيدًا. احتوى تجويف نخاع العظم على نسيج شبكي مع خلايا نخاعية وكريات الدم الحمراء، ولم تختلف العلاقة التناسبية بينهما عن تلك الموجودة في نخاع العظم الطبيعي. في الكلى، كانت عملية الزرع عبارة عن عضو نخاع عظمي نموذجي تم تكوينه أثناء زرع نخاع العظم الأصلي، حيث تغطي الكبسولة العظمية تجويف نخاع العظم من جانب الكبسولة الكلوية فقط. تضمن النسيج المكون للدم عناصر نخاعية وكريات دموية ونواة ضخمة. كان لستروما تجويف نخاع العظم نظام جيب متطور جيدًا ويحتوي على خلايا دهنية نموذجية. في الوقت نفسه، تم العثور على أنسجة عظمية بدون علامات تكون الدم في منطقة زراعة بعض المستعمرات تحت كبسولة الكلى. استمرت دراسة الإمكانات التكاثرية والتمايزية للاستنساخات الفردية على سلالات نخاع العظم وحيدة النسيلة من الأرانب، والتي أعيد تعليق خلاياها في وسط مغذي وفي إسفنجة إيفالون منفصلة بكتلة 1-2 ملغ وزُرعت تحت كبسولة الكلية لمتبرع بنخاع عظم أرنب. خضعت خلايا 21 سلالة وحيدة النسيلة لمثل هذا الزرع الذاتي. أُخذت النتائج في الاعتبار بعد 2-3 أشهر. وجد المؤلفون أنه في 14٪ من الحالات، شكلت السلالات وحيدة النسيلة المزروعة عضو نخاع عظم يتكون من أنسجة عظمية وتجويف نخاع عظم مملوء بالخلايا المكونة للدم. في 33% من الحالات، شكلت السلالات المزروعة عظمًا مضغوطًا بأحجام مختلفة مع خلايا عظمية محصورة في التجاويف وطبقة عظمية متطورة. في بعض الحالات، تطور نسيج شبكي بدون عظم أو عناصر مكونة للدم في الإسفنج مع المستنسخات المزروعة. في بعض الأحيان، تم تكوين سدى شبكي مع شبكة متطورة من الجيوب الأنفية، ولكن لم يتم ملؤه بالخلايا المكونة للدم. وبالتالي، كانت النتائج التي تم الحصول عليها مماثلة للبيانات التي تم الحصول عليها أثناء زراعة المستنسخات على هلام الكولاجين. ومع ذلك، إذا أدى زرع المستنسخات المزروعة على ركيزة إلى تكوين نسيج نخاع عظمي في 5% من الحالات، ونسيج عظمي في 15%، ونسيج شبكي في 80% من الحالات، فعند زراعة السلالات وحيدة النسيلة، لوحظ تكوين عناصر نخاع عظمي في 14% من الحالات، ونسيج عظمي في 53%، ونسيج شبكي في 53% من الحالات. وبحسب المؤلفين، يشير هذا إلى أن الظروف لتنفيذ الإمكانات التكاثرية والتمايزية للخلايا الليفية الجذعية أثناء عملية الزرع على السقالات المسامية كانت أكثر مثالية من أثناء زراعتها في أغلفة العظام وعلى ركيزة الكولاجين.من الممكن أن يُحسّن استخدام أساليب أكثر تطورًا في زراعة الخلايا المستنسخة وزرعها العكسي ظروف تحقيقها لإمكانية تمايزها، ويُغيّر هذه النسب. بطريقة أو بأخرى، تكمن الأهمية الرئيسية للدراسات المُجراة في أن بعض خلايا الخلايا السدوية قادرة على تكوين أنسجة عظمية، وفي الوقت نفسه، توفير بيئة دموية سترولية دقيقة لثلاثة أنواع من تكون الدم في نخاع العظم في آنٍ واحد: الكريات الحمر، والنقوية، والنواة الضخمة، مما يُكوّن مساحات كبيرة من أنسجة تكوين الدم وبعض كتلة العظام.

تناول الباحثون بعد ذلك مسألة قدرة الخلايا السلفية السدوية المفردة المستنسخة على الخضوع لهذه الأنواع من التمايز الخلوي في نظام مغلق من حجرات الانتشار. إضافةً إلى ذلك، كان من الضروري تحديد ما إذا كانت النسائل الفردية تمتلك قدرة متعددة القدرات، أم أن إظهار إمكانية التمايز يتطلب تفاعلًا تعاونيًا بين عدة نسائل ذات سمة تمايز خلوي ثابتة، والتي تُحدد نسبها المختلفة التكوين التفضيلي للأنسجة العظمية أو الشبكية أو الغضروفية. ومن خلال الجمع بين منهجين منهجيين - الحصول على سلالات وحيدة النسيلة من الخلايا السلفية السدوية لنخاع العظم وزرعها في حجرات الانتشار - توصل ر. تشايلاخيان وزملاؤه (2001) إلى نتائج أتاحت لهم فهمًا أعمق للتنظيم الهيكلي لنسيج سدى نخاع العظم. أدى زرع سلالات وحيدة النسيلة من الخلايا السلفية السدوية في حجرات النمط O إلى تكوين كلٍّ من أنسجة العظام والغضاريف، مما يدل على قدرة سلالات خلية واحدة مُكوِّنة لمستعمرات السدو على تكوين أنسجة العظام والغضاريف في آنٍ واحد. وقد طُرح مرارًا افتراض أن أنسجة العظام والغضاريف تنشأ من خلية سلفية سدوية مشتركة. إلا أن هذه الفرضية لم تُؤكَّد تجريبيًا بشكل صحيح. وكان تكوين العظام والغضاريف في حجرات الانتشار الدليل الضروري على وجود خلية سلفية مشتركة لهذين النوعين من الأنسجة بين الخلايا الجذعية السدوية لنخاع العظم.

ثم وُضعت 29 سلالة مستنسخة من الممرات الثانية والثالثة التي تم الحصول عليها من المزارع الأولية لنخاع عظم الأرانب في غرف الانتشار وزُرعت داخل الصفاق في حيوانات متجانسة. أظهرت الدراسات أن 45٪ من سلالات نخاع العظم أحادية النسيلة تمتلك إمكانات تكوين العظم. احتوت تسع غرف على نسيج شبكي حصريًا، ولكنها كانت موجودة مع أنسجة العظام والغضاريف في 13 غرفة أخرى، والتي شكلت 76٪ من جميع السلالات. في غرف النوع O، حيث كان من الممكن التمييز بين كل من أنسجة العظام والغضاريف، تمت دراسة 16 سلالة. في أربع غرف (25٪) تم تكوين كل من أنسجة العظام والغضاريف. تجدر الإشارة مرة أخرى إلى أنه في دراسات R. Chailakhyan et al. (2001)، خضعت الخلايا السلفية الفردية من 31 إلى 34 مضاعفة داخل سلالة الخلية، وتألفت ذريتها من 0.9-2.0 × 10 ⁹ خلية. كان عدد الانقسامات التي خضعت لها الخلايا السلفية للسلالات متعددة النسائل مطابقًا تقريبًا لعدد السلالات وحيدة النسيلة. يعتمد معدل نمو السلالات متعددة النسائل، وخاصةً في المرحلة الأولى من تكوينها، إلى حد كبير على عدد المستعمرات المستخدمة لبدء السلالات. كما شكلت السلالات ثنائية الصيغة الصبغية من الخلايا الليفية الجنينية البشرية (WI-38)، عند إعادة استنساخها عند مستويات التضاعف 12-15، مستعمرات تختلف في القطر ومحتوى الخلايا. شكلت المستعمرات الكبيرة التي تحتوي على أكثر من 103 خلايا 5-10% فقط. مع زيادة عدد الانقسامات، انخفضت نسبة المستعمرات الكبيرة. احتفظت السلالات أحادية ومتعددة النسيلة من الخلايا الليفية السدوية لنخاع العظم بمجموعة ثنائية الصيغة الصبغية من الكروموسومات بعد 20 تضاعفًا أو أكثر، وكان اتجاه نموها مماثلًا لديناميكيات نمو السلالات ثنائية الصيغة الصبغية من الخلايا الليفية الجنينية. أظهر تحليل إمكانية التمايز لخلايا السلف السدوية لنخاع العظم، والذي أُجري عن طريق زرع سلالات وحيدة النسيلة في حجرات الانتشار، أن نصفها كان مُكوِّنًا للعظام. وشكّلت المستعمرات الكبيرة 10% من إجمالي عددها. وبالتالي، بلغ عدد الخلايا المُكوِّنة للمستعمرات العظمية حوالي 5% من إجمالي عددها. وشملت الكتلة الإجمالية للخلايا السلفية المُكوِّنة للعظام التي حددها الباحثون خلايا قادرة على تكوين أنسجة العظام والغضاريف في آنٍ واحد. علاوة على ذلك، ثبت لأول مرة أن هذين النوعين من الأنسجة في الكائن الحي البالغ يشتركان في خلية سلفية واحدة: 25% من الخلايا المُستنسخة المختبرة أُنتجت بواسطة هذه الخلايا، وبلغ عددها بين إجمالي الخلايا السلفية 2.5% على الأقل.

وهكذا، كشف زرع الخلايا الليفية الفردية لنخاع العظم في أماكن غير متجانسة عن جوانب جديدة في التنظيم الهيكلي لمجموعة الخلايا السلفية المتوسطة. وُجدت خلايا سلفية سَدوية قادرة على نقل بيئة دقيقة محددة لجميع البراعم المكونة للدم دفعة واحدة، ويتراوح عددها بين 5% و15% (0.5%-1.5% من إجمالي عدد الخلايا السلفية المكتشفة) بين الخلايا السلفية الكبيرة المدروسة في نماذج مختلفة. إلى جانب الخلايا السلفية التي تنقل البيئة الدقيقة لنخاع العظم بالكامل، توجد خلايا سلفية مصممة فقط لتكوين العظم، والتي عند نقلها في نظام مفتوح، تُشكل نسيجًا عظميًا لا يدعم تطور تكون الدم. يتراوح عددها من إجمالي عدد الخلايا السلفية بين 1.5% و3%. بعض هذه الخلايا قادر على تكوين نسيج عظمي بفترة محدودة من الصيانة الذاتية. نتيجةً لذلك، تتفاوت قدرة الخلايا السلفية السدوية على التمايز. من بينها، فئة من الخلايا تُصنّف كخلايا جذعية سدوية، قادرة على التمايز في جميع الاتجاهات الثلاثة المميزة لأنسجة سدو نخاع العظم، مُشكّلةً العظام والغضاريف والنسيج الشبكي. تُتيح لنا البيانات المُقدّمة الأمل في إمكانية تحديد مساهمة كل نوع من الخلايا السدوية في تنظيم بيئة دقيقة مُحددة ودعم تكوين الدم في مزارع دكستر، وذلك باستخدام مُؤشّرات خلوية مُختلفة.

خصائص الخلايا الجذعية المتوسطة

في السنوات الأخيرة، ثبت أن الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات في مزارع نخاع العظم الثابتة تُمثلها مجموعة محدودة من الخلايا الصغيرة غير الحبيبية (خلايا RS-1) التي تتميز بانخفاض قدرتها على تكوين المستعمرات وغياب التعبير عن مستضد Ki-67 المخصص للخلايا المتكاثرة. تختلف المعايير المستضدية لخلايا RS-1 الخاملة عن طيف مستضدات الخلايا السلفية السدوية الملتزمة سريعة التكاثر. وقد ثبت أن معدل تكاثر الخلايا السلفية الملتزمة مرتفع فقط في وجود خلايا RS-1. بدورها، تزيد خلايا RS-1 من معدل نموها تحت تأثير العوامل التي تفرزها أكثر مشتقات الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات نضجًا. ويبدو أن خلايا RS-1 هي فئة فرعية من الخلايا الجذعية متعددة القدرات غير الملتزمة القادرة على إعادة التدوير. في المختبر، تتميز الخلايا السلفية المكونة لنخاع العظم المقاومة لـ 5-فلورويوراسيل بمحتوى منخفض من الحمض النووي الريبي وتعبير مرتفع عن جين أورنيثين ديكاربوكسيلاز، وهو علامة على الخلايا غير المتكاثرة.

يبدأ التكاثر المكثف للخلايا السلفية السدوية بعد تثبيتها على الركيزة. في هذه الحالة، يُعبَّر عن نمط علامات الخلايا ضعيفة التمايز: مستقبل SH2 (TGF-(3))، SH3 (نطاق بروتين الإشارة)، الكولاجين من النوعين الأول والثالث، الفيبرونيكتين، مستقبلات الالتصاق VCAM-1 (CD106) وICAM (CD54)، الكادهيرين-11، CD44، CD71 (مستقبل الترانسفيرين)، CD90، CD120a، وCD124، ولكن دون التعبير عن العلامات المميزة للخلايا الجذعية المكونة للدم (CD34، CD14، CD45). يُتيح النمو النسيلي مرور الخلايا الجذعية المتوسطة بشكل متكرر مع تكوين العديد من الخلايا السلفية السدوية متعددة القدرات المتجانسة وراثيًا في المزرعة. بعد مرورين أو ثلاثة، يصل عددها إلى 50-300 مليون. في مزرعة ذات كثافة كافية، وبعد توقف التكاثر، تتمايز الخلايا السلفية السدوية، على عكس الخلايا الليفية النسيجية المكونة للدم، إلى خلايا شحمية، وخلايا عضلية، وخلايا غضروفية، وخلايا عظمية. يُحوِّل مزيج من ثلاث إشارات تنظيمية للتمايز، تشمل 1-ميثيل-إيزوبوتيل زانثين (محفز لتكوين cAMP داخل الخلايا)، وديكساميثازون (مثبط للفوسفوليباز A وC)، وإندوميثاسين (مثبط لسيكلوأكسجيناز، والذي يُقلل أيضًا من نشاط ثرومبوكسان سينثاز)، ما يصل إلى 95% من الخلايا المتوسطة السلفية إلى خلايا شحمية. ويُؤكَّد تكوين الخلايا الشحمية من العناصر السدوية غير الناضجة من خلال التعبير عن جين ليباز البروتين الدهني، والكشف الهيستوغرافي عن البروتينات الدهنية ومستقبلات البيروكسيسوم. تُكوّن خلايا من نفس النسيلة تحت تأثير TGF-b في وسط خالٍ من المصل مجموعة متجانسة من الخلايا الغضروفية. يتميز مزارع الخلايا متعددة الطبقات لهذا النسيج الغضروفي بمصفوفة بين خلوية متطورة تتكون من بروتيوغليكان وكولاجين من النوع الثاني. في وسط مغذي يحتوي على 10٪ من تأثير مركب إشارة التمايز المكون من بيتا جليسروفوسفات (متبرع فوسفات غير عضوي) وحمض الأسكوربيك والديكساميثازون في نفس مزرعة الخلايا السلفية السدوية يؤدي إلى تكوين تجمعات خلوية. في مثل هذه الخلايا، تُلاحظ زيادة تدريجية في نشاط الفوسفاتاز القلوي ومستويات أوستيوبونتين، مما يشير إلى تكوين نسيج عظمي، ويتم تأكيد تمعدن خلاياه من خلال الزيادة التدريجية في محتوى الكالسيوم داخل الخلايا.

وفقًا لبعض البيانات، فإن قدرة الخلايا الجذعية المتوسطة على الانقسام والتكاثر غير المحدود لأنواع مختلفة من خلايا خط التمايز المتوسطي تتكامل مع درجة عالية من اللدونة. عند إدخالها إلى البطينات أو المادة البيضاء في الدماغ، تهاجر الخلايا الجذعية المتوسطة إلى نسيج النسيج العصبي وتتمايز إلى مشتقات من خط الخلايا الدبقية أو العصبية. بالإضافة إلى ذلك، توجد معلومات عن التمايز المتبادل للخلايا الجذعية المتوسطة إلى خلايا جذعية مكونة للدم، سواءً في المختبر أو في الجسم الحي. وقد أظهر تحليل أكثر تعمقًا في بعض الدراسات مرونة عالية بشكل استثنائي للخلايا الجذعية المتوسطة، والتي تتجلى في قدرتها على التمايز إلى الخلايا النجمية، والخلايا قليلة التغصن، والخلايا العصبية، وخلايا عضلة القلب، وخلايا العضلات الملساء، وخلايا العضلات الهيكلية. أثبتت العديد من الدراسات حول إمكانية التحول التمايزي للخلايا الجذعية الوسيطة في المختبر وفي الجسم الحي أن الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات من أصل نخاع العظم تتمايز نهائيًا إلى خطوط خلوية تشكل العظام والغضاريف والعضلات والأعصاب والأنسجة الدهنية، بالإضافة إلى الأوتار والنسيج الضام الذي يدعم تكون الدم.

مع ذلك، لم تكشف دراسات أخرى عن أي علامات على تقييد تعدد القدرات في جينوم الخلايا الجذعية المتوسطة ومجموعات الخلايا السلفية للخلايا السدوية، على الرغم من دراسة أكثر من 200 مستنسخة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات المعزولة من مزرعة أولية واحدة لاختبار تعدد القدرات المحتمل للخلايا السدوية. احتفظت الغالبية العظمى من المستنسخات في المختبر بالقدرة على التمايز في اتجاهات تكوين العظام، والغضروف، والشحم. عند استبعاد احتمالية هجرة الخلايا المتلقية عن طريق زرع الخلايا الجذعية المتوسطة تحت كبسولة الكلية أو في حجرات الانتشار، اتضح أن الخلايا السلفية السدوية في الموقع تحتفظ بنمط ظاهري غير متجانس، مما يشير إما إلى غياب عوامل التقييد في منطقة الزرع أو إلى غياب تعدد القدرات في الخلايا الجذعية متعددة القدرات بحد ذاته. في الوقت نفسه، يُفترض وجود نوع نادر من الخلايا الجذعية الجسدية متعددة القدرات، وهي أسلاف شائعة لجميع الخلايا الجذعية البالغة.

إن تعدد القدرات، وليس تعدد القدرات، للخلايا الجذعية الميزانشيمية الحقيقية، والتي تُشكل نسبة ضئيلة جدًا من خلايا نخاع العظم، وهي قادرة على التكاثر في ظروف معينة أثناء الزراعة المختبرية دون التمايز، يتجلى في ارتباطها المُستحث بخلايا العظام والغضاريف والأنسجة الدهنية والعضلية، بالإضافة إلى الخلايا الوترية والعناصر السدوية التي تدعم تكون الدم. وكقاعدة عامة، يُحفز التعرض المُطول لوسط زراعة يحتوي على مصل جنين العجل إطلاق الخلايا الجذعية الميزانشيمية المتوسطة في الخلايا السلفية السدوية الملتزمة، والتي تخضع ذريتها للتمايز النهائي التلقائي. وفي المختبر، يُمكن تحقيق تكوين مُستهدف للخلايا العظمية عن طريق إضافة ديكساميثازون، وبيتا جليسروفوسفات، وحمض الأسكوربيك إلى وسط التكييف، بينما يُحفز مزيج من إشارات التمايز بالديكساميثازون والأنسولين تكوين الخلايا الشحمية.

ثبت أنه قبل دخول مرحلة التمايز النهائي، تتمايز الخلايا الجذعية الوسيطة لنخاع العظم في البداية إلى خلايا جذعية متوسطة شبيهة بالخلايا الليفية في ظل ظروف زراعة معينة. تشارك مشتقات هذه الخلايا داخل الجسم الحي في تكوين العظام والغضاريف والأوتار والأنسجة الدهنية والعضلية، بالإضافة إلى السدى الذي يدعم تكون الدم. يفهم العديد من الباحثين مصطلح "الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات" على أنه يعني كلاً من الخلايا الجذعية الوسيطة نفسها والخلايا السلفية السدوية الملتزمة لنخاع العظم والأنسجة المتوسطة. أظهر التحليل النسيلي للخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات من أصل نخاع العظم أن أكثر من ثلث الخلايا الجذعية الوسيطة تتمايز إلى خلايا عظمية وغضروفية وشحمية، بينما تمتلك خلايا الخلايا الجذعية المتبقية قدرة عظمية فقط، وتُشكل خلايا غضروفية وعظمية فقط. تتمايز نسخة من الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات، مثل BMC-9، في ظل ظروف بيئية دقيقة مناسبة، إلى خلايا تحمل النمط الظاهري والخصائص الوظيفية ليس فقط للخلايا العظمية، والغضروفية، والشحمية، بل أيضًا للخلايا السدوية التي تدعم تكون الدم. تتمايز نسخة من خلايا RCJ3.1 المعزولة من نخاع عظم جنين جرذ إلى خلايا متوسطة ذات أنماط ظاهرية مختلفة. تحت التأثير المشترك لحمض الأسكوربيك، وبيتا-جليسروفوسفات، والديكساميثازون، تُشكل العناصر الخلوية لهذه النسخة أولًا خلايا عضلية متعددة النوى، ثم، بالتتابع، الخلايا الشحمية، والغضروفية، وجزر نسيج العظم المعدني. يتوافق تعداد الخلايا الحبيبية من غشاء السمحاق لأجنة الفئران مع الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات غير الملتزمة، حيث أنها تتميز بمعدل تكاثر منخفض، ولا تعبر عن علامات التمايز، وتحت ظروف الثقافة تتمايز لتكوين الخلايا الغضروفية والعظمية والشحمية، بالإضافة إلى خلايا العضلات الملساء.

وبالتالي، ينبغي الاعتراف بأن مسألة تعدد القدرات أو القدرات المتعددة لجينوم الخلايا الجذعية المتوسطة تظل مفتوحة، وهو ما يؤثر بالتالي أيضًا على الأفكار حول إمكانات التمايز للخلايا السلفية السدوية، والتي لم يتم تحديدها بشكل نهائي أيضًا.

من الخصائص المهمة والمثبتة تجريبيًا للخلايا الجذعية المتوسطة قدرتها على مغادرة نسيجها والانتشار في مجرى الدم. ولتفعيل برنامج التمايز الجيني، يجب أن تدخل هذه الخلايا الجذعية المنتشرة في البيئة الدقيقة المناسبة. وقد ثبت أنه مع الإدخال المنهجي للخلايا الجذعية المتوسطة في مجرى دم الحيوانات المتلقية، تُزرع خلايا غير ناضجة في أعضاء وأنسجة مختلفة، ثم تتمايز إلى خلايا دموية، وخلايا عضلية، وخلايا شحمية، وخلايا غضروفية، وخلايا ليفية. ونتيجة لذلك، تحدث في مناطق الأنسجة الموضعية تفاعلات تنظيمية للإشارة بين الخلايا السلفية السدوية غير الملتزمة والملتزمة، وكذلك بينها وبين الخلايا الناضجة المحيطة بها. ويُفترض أن التمايز يُحفزه عوامل تنظيمية خارجية ذات أصل متوسطي وغير متوسطي (عوامل النمو، والإيكوسانويدات، وجزيئات المصفوفة خارج الخلية)، والتي توفر روابط مكانية وزمانية في البيئة الدقيقة للخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات. لذلك، يُفترض أن يؤدي الضرر الموضعي للأنسجة المتوسطة إلى تكوين مناطق في البيئة الدقيقة للخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات، تختلف نوعيًا عن مجموعة الإشارات التنظيمية للأنسجة السليمة، حيث تحدث عمليات تجديد فسيولوجية وليست إصلاحية. يُعد هذا الاختلاف بالغ الأهمية من حيث تخصص النمط الظاهري الخلوي في البيئة الدقيقة الطبيعية والمُستحثة بالضرر.

وفقًا للمفاهيم، تكمن هنا آليات الاختلاف الجوهري بين العمليتين المعروفتين - التجديد الفسيولوجي والتكاثر الالتهابي. تنتهي الأولى منهما باستعادة التركيب الخلوي المتخصص للأنسجة ووظيفتها، بينما ينتج عن تنفيذ عملية التكاثر تكوين عناصر نسيج ضام ناضجة وفقدان وظيفة منطقة الأنسجة التالفة. لذلك، لتطوير برامج مثالية لاستخدام الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات في الطب التجديدي التجميلي، لا بد من دراسة متعمقة لخصائص تأثير العوامل البيئية الدقيقة على تمايز الخلايا الجذعية المتوسطة.

لا شك في اعتماد بنية حجرة الخلايا الجذعية على المنظمات الخلوية شبه الصماء والذاتية، التي يُعَدَّل تعبيرها بإشارات خارجية. من أهم وظائف العوامل التنظيمية التحكم في الانقسام غير المتماثل للخلايا الجذعية الوسيطة، والتعبير عن الجينات التي تُحدد مراحل الالتزام وعدد انقسامات الخلايا. تُوفر بيئتها الدقيقة الإشارات الخارجية التي يعتمد عليها تطور الخلايا الجذعية الوسيطة. في حالة عدم النضج، تتكاثر الخلايا الجذعية الوسيطة لفترة طويلة، مع الحفاظ على قدرتها على التمايز إلى خطوط من الخلايا الشحمية، والأرومات الليفية العضلية، ونسيج الدم، وخلايا الغضاريف، والعظام. وقد ثبت أن عددًا محدودًا من العناصر الخلوية السدوية السالبة لـ CD34، والتي تدور في الدم، تعود من مجرى الدم العام إلى نسيج الدم في نخاع العظم، حيث تتحول إلى خطوط من الخلايا الجذعية المكونة للدم الموجبة لـ CD34. تشير هذه الملاحظات إلى أن إعادة تدوير الخلايا الميزانشيمية السلفية في مجرى الدم يحافظ على توازن أنسجة الخلايا الجذعية السدوية في مختلف الأعضاء، وذلك من خلال تحريك مجموعة مشتركة من العناصر السدوية غير الناضجة في نخاع العظم. وقد ثبت تمايز الخلايا الجذعية الوسيطة إلى خلايا ذات أنماط ظاهرية ميزانشيمية متعددة، ومشاركتها في تجديد أو إصلاح العظام والغضاريف والأنسجة الدهنية والأوتار في الجسم الحي، وذلك باستخدام نماذج نقل متبناة في حيوانات التجارب. ووفقًا لباحثين آخرين، فإن الهجرة البعيدة للخلايا الجذعية الوسيطة على طول قاع الأوعية الدموية تترافق مع حركة قصيرة أو موضعية للخلايا السلفية الوسيطة متعددة القدرات داخل الأنسجة أثناء إصلاح الغضاريف وتجديد العضلات وغيرها من العمليات الترميمية.

تعمل الاحتياطيات الجذعية المحلية لقاعدة النسيج الظهاري كمصدر للخلايا في عمليات تجديد الأنسجة الفسيولوجية، وتُجدد عن طريق النقل البعيد للخلايا الجذعية الوسيطة (MSCs) عند استهلاك موارد جذع النسيج الظهاري. ومع ذلك، في حالات الحاجة إلى تعبئة طارئة للقدرة الخلوية الإصلاحية، كما في حالة الإصابات المتعددة، تشارك مجموعة كاملة من الخلايا الجذعية الوسيطة (MSCs) في عمليات التجديد الإصلاحي، ويتم تجنيد الخلايا السلفية الوسيطة لنخاع العظم إلى الأطراف عبر تدفق الدم العام.

زراعة الخلايا الجذعية المتوسطة

يمكن رصد بعض أوجه التشابه بين عمليات تجديد الأنسجة الفسيولوجية وتكوينها أثناء التطور داخل الرحم. في التخلق الجنيني لدى البشر والثدييات، يحدث تكوين أنواع مختلفة من الخلايا المتخصصة من الطبقات الجرثومية الخارجية والوسطى والباطنية، ولكن بمشاركة إلزامية من النسيج المتوسط. تؤدي الشبكة الخلوية الرخوة للنسيج المتوسطي الجنيني العديد من الوظائف التنظيمية والأيضية والإطارية والتكوينية. لا يحدث تكوين الأعضاء المؤقتة إلا بعد تكثف النسيج المتوسط نتيجةً للنمو الاستنساخي للخلايا السلفية، التي تُولّد الإشارات التكوينية الأولية لتكوين الأعضاء. تُشكّل المشتقات السدوية للنسيج المتوسطي الجنيني الإطار الخلوي للأعضاء المؤقتة، وتُشكّل أساس إمدادها بالطاقة والبلاستيك في المستقبل نتيجةً لنمو الأوعية الدموية واللمفاوية الأولية. بعبارة أخرى، تنشأ العناصر السدوية للوحدة الدقيقة للدورة الدموية في أعضاء الجنين قبل تكوين وحداتها الهيكلية والوظيفية. بالإضافة إلى ذلك، تُوفر الهجرة النشطة للخلايا المتوسطة خلال عملية تكوين الأعضاء توجيهًا مكانيًا للأعضاء النامية من خلال تحديد حدود حجمها من خلال تقييد أنماط هوكس المتجانسة. كما يُشكل الهيكل السدوي أساسًا لتجميع الوحدات الهيكلية والوظيفية للأعضاء البرنشيمية، والتي غالبًا ما تتضمن خلايا مختلفة تمامًا من حيث التكوين والوظيفة. وبالتالي، خلال عملية تكوين الأجنة، تكون وظائف الميزنشيم أساسية، وتتحقق من خلال توليد إشارات تنظيمية تُنشط التكاثر والتمايز الإقليمي للخلايا الظهارية السلفية. تُنتج الخلايا المتوسطة الجنينية عوامل نمو مثل HGF-b وHGF-b وCSF، والتي تمتلك الخلايا السلفية البرنشيمية مستقبلات مُناظرة لها. في الأنسجة الناضجة المتمايزة للكائن البالغ، تُولد الشبكة السدوية للخلايا أيضًا إشارات للحفاظ على حيوية وتكاثر الخلايا السلفية ذات الأصل غير المتوسطي. ومع ذلك، يختلف طيف الإشارات التنظيمية للنسيج الضام في عملية التكوّن الجنيني بعد الولادة (SCF، HGF، IL-6، IL-1، IL-8، IL-11، IL-12، IL-14، IL-15، GM-CSF، flt-3، LIF، إلخ.) ويهدف إلى ضمان التجديد الفسيولوجي أو إصلاح مناطق الأنسجة التالفة. علاوة على ذلك، تختلف الخصائص الطيفية لعوامل التنظيم النسيجي في كل نوع من الأنسجة، وحتى داخل العضو الواحد. وعلى وجه الخصوص، تحدث عملية تكون الدم واللمفاويات مع تكاثر وتمايز الخلايا المكونة للدم والخلايا المناعية الكفؤة فقط في أعضاء معينة، ضمن حدود البيئة الدقيقة للنسيج الضام، مما يوفر ظروفًا لنضج الخلايا المكونة للدم والخلايا اللمفاوية. تعتمد قدرة الخلايا المكونة للدم واللمفاوية على إعادة تكوين عضو معين والتكاثر والنضج في منافذها الدقيقة على العوامل التنظيمية للبيئة المحيطة.

من بين مكونات المصفوفة خارج الخلوية التي تنتجها الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات، تجدر الإشارة إلى الفيبرونيكتين، واللامينين، والكولاجين، والبروتيوغليكان، بالإضافة إلى مستقبلات الهيالورونان والأوستيوبونتين (CD44)، والتي تلعب دورًا رئيسيًا في تنظيم التفاعلات بين الخلايا وتكوين المصفوفة خارج الخلوية في نخاع العظم وأنسجته. وقد ثبت أن الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات في نخاع العظم تُنشئ بيئة ميكروية نسجية تُوفر إشارات تحريضية وتنظيمية ليس فقط للخلايا الجذعية الوسيطة، بل أيضًا للخلايا السلفية المكونة للدم وغيرها من الخلايا الجذعية غير المتوسطة في نخاع العظم. ومن المعروف أن مشاركة الخلايا الجذعية الوسيطة في تكوين الدم تتحدد بقدرتها على التمايز إلى خلايا نسجية تدعم تكوين الدم، وتستقبل الخلايا الجذعية الوسيطة هذه الإشارة الإرشادية مباشرةً من الخلايا الجذعية المكونة للدم. ولهذا السبب تعمل شبكة الخلايا السلفية في الثقافة كقاعدة تغذية لتطور جميع نسخ الخلايا المكونة للدم.

في الكائن الحي الناضج، تكون شدة تكون الدم واللمفاويات في حالة توازن ديناميكي مع استهلاك خلايا الدم الناضجة وخلايا الجهاز المناعي على الأطراف. ونظرًا لندرة تجدد الخلايا السدوية لنخاع العظم والأعضاء اللمفاوية، لا تحدث إعادة هيكلة كبيرة للهياكل السدوية فيها. يمكن أن يُخرج الضرر الميكانيكي أيًا من أعضاء تكون الدم أو اللمفاويات هذا النظام من حالة التوازن الديناميكي، مما يؤدي إلى تغيرات متسلسلة منتظمة لا تقتصر على العناصر المكونة للدم أو اللمفاويات فحسب، بل تشمل أيضًا الهياكل السدوية للعضو التالف. في عملية التجديد الترميمي، تتشكل القاعدة السدوية أولًا، ثم تُعاد ملؤها بالخلايا المكونة للدم أو الخلايا المناعية الكفؤة. هذه الحقيقة المعروفة تجعل التجديد التالي للصدمة نموذجًا عمليًا لدراسة البيئة الدقيقة السدوية للأعضاء المكونة للدم. على وجه الخصوص، يُستخدم التفريغ الميكانيكي للتجويف النخاعي للعظام الأنبوبية لدراسة التجديد الترميمي لنخاع العظم - الكحت، والذي يسمح بإزالة الأنسجة المكونة للدم من حالة التوازن الديناميكي بسرعة وفعالية. عند دراسة عمليات التجديد الترميمي للمكونات المكونة للدم والنسيج الضام لنخاع العظم بعد التفريغ الميكانيكي للتجويف النخاعي لعظم الظنبوب لدى خنازير غينيا، وُجد أنه لا يوجد ارتباط مباشر بين مؤشرات تجديد الخلايا المكونة للدم والنسيج الضام (عدد الخلايا المكونة للدم، وتركيز وعدد الخلايا السلفية النسيجية). بالإضافة إلى ذلك، اتضح أن زيادة في عدد الخلايا السلفية النسيجية تحدث في وقت مبكر بعد الكحت، وتصبح الخلايا الليفية النسيجية نفسها إيجابية للفوسفاتاز، وهو أمر نموذجي للأنسجة المكونة للعظم. وقد ثبت أيضًا أن كحت 3-5 عظام أنبوبية يؤدي إلى نمو هذا التجمع الخلوي في نخاع العظام غير الخاضعة للجراحة وحتى في الطحال، وهو عضو لمفاوي حصري في خنازير غينيا.

يتوافق الشكل المورفولوجي لعمليات الترميم في نخاع عظم قصبة الساق المُكشطَة لخنازير غينيا عمومًا مع البيانات الموصوفة في الأدبيات المُستقاة من تجارب أُجريت على حيوانات من أنواع أخرى، كما أن ديناميكيات التغيرات التي تحدث بعد إزالة الأنسجة المُكوِّنة للدم هي نفسها في جميع أنواع الحيوانات، ويتعلق الاختلاف فقط بمعايير زمنية. من الناحية المورفولوجية، يتكون ترتيب مراحل استعادة تكون الدم في التجويف النخاعي المُفرَّغ من عمليات متتالية لتنظيم جلطات الدم، وتكوين نسيج عظمي ليفي خشن، وامتصاصه، وتطور الجيوب الأنفية، وتكوين سدى شبكي، يُعاد ملؤه لاحقًا بالعناصر المُكوِّنة للدم. في هذه الحالة، يزداد عدد الخلايا المُكوِّنة للدم السلفية في عملية تجديد أنسجة نخاع العظم بالتوازي مع زيادة محتوى الخلايا الجذعية المُكوِّنة للدم.

قارن يو. جيراسيموف وزملاؤه (2001) التغيرات في عدد الخلايا المكونة للدم وعدد الخلايا السلفية السدوية في المراحل الفردية لعملية التجديد. واتضح أن التغيرات الكمية في خلايا نخاع العظم في العظم المُكشط تتوافق مع ديناميكيات الخصائص المورفولوجية للتجديد. ويربط الباحثون انخفاض المحتوى الخلوي في العظم المُكشط خلال الأيام الثلاثة الأولى بموت الخلايا المكونة للدم بسبب التأثير غير المواتي للبيئة الدقيقة التي أنشأها النسيج الشبكي المتكاثر في نخاع العظم المحفوظ في منطقة المشاش، وكذلك بتكوين بؤر نسيجية عظمية في الأخيرة وتلف الأوعية الدموية أثناء الكشط. وفي اليوم السابع إلى الثاني عشر، تتزامن زيادة مستوى الخلايا النووية مع ظهور بؤر فردية لتكوين الدم النخاعي في مناطق تكاثر العناصر السدوية. في اليوم العشرين، تظهر مناطق كبيرة من نخاع العظم المُجدَّد وجيوب أنفية مكتملة النمو، مصحوبة بزيادة ملحوظة في إجمالي عدد الخلايا. مع ذلك، يبلغ عدد خلايا الدم خلال هذه الفترة 68% من المستوى المرجعي. وهذا يتوافق مع البيانات المنشورة سابقًا والتي تشير إلى أن عدد خلايا الدم بعد الكحت يصل إلى المعدل الطبيعي فقط في اليوم الخامس والثلاثين إلى الأربعين بعد الجراحة.

في مرحلة ما بعد الصدمة المبكرة، تُعدّ العناصر الخلوية الموضعية المحفوظة أثناء الكحت المصدر الرئيسي لاستعادة تكوين الدم. في المراحل اللاحقة، تُعدّ الخلايا الجذعية التي تُعيد ملء المناطق السدوية الحرة المصدر الرئيسي لتجديد أنسجة نخاع العظم المكونة للدم. أما بالنسبة للفئات الفردية من الخلايا السدوية (البطانية، الشبكية، والعظمية)، فإن المصادر التي تضمن تكوينها أثناء إعادة تنظيم تجويف نخاع العظم لا تزال غير واضحة. تشير نتائج الدراسة التي أجراها يو. في. جيراسيموف وزملاؤه (2001) إلى أن تركيز الخلايا التي تُشكّل مستعمرات من الخلايا الليفية في نخاع العظم المحفوظ بعد الكحت أعلى بكثير منه في نخاع العظم الطبيعي. يعتقد الباحثون أن الكحت يؤدي إلى غسل انتقائي أكثر كثافة للخلايا المكونة للدم مقارنةً بالخلايا السدوية المكونة للمستعمرات، والتي تشارك في تكوين السدى وترتبط بمادته الرئيسية بشكل أقوى من الخلايا المكونة للدم.

ترتبط ديناميكيات التغير في عدد الخلايا المُشكّلة لمستعمرات الخلايا الليفية بشدة عمليات تكوين العظم، وامتصاص العوارض العظمية لاحقًا، وتكوين السدى الشبكي، الذي تسكنه الخلايا المُكوّنة للدم. تُشكّل معظم الخلايا السلفية السدوية، في مراحل التجديد المحددة، نسيجًا عظميًا ليفيًا خشنًا وسدى شبكيًا. في حالة كسور الفخذ في ظل ظروف تخليق العظم المُطوّل، يزداد تركيز وعدد الخلايا المُشكّلة لمستعمرات الخلايا الليفية في اليوم الخامس في منطقة التجديد، ويزداد عددها ستة أضعاف خلال فترة التكوين العظمي المكثف. من المعروف أن خلايا نخاع العظم المُشكّلة لمستعمرات الخلايا الليفية تتميز بخصائص مُكوّنة للعظم. يزداد عدد الخلايا السلفية السدوية قبل استقرار الخلايا المُكوّنة للدم في منطقة نخاع العظم المُكشط. يتوافق هذا تمامًا مع البيانات التي تُشير إلى أن الخلايا السدوية تُوفّر بيئة مُكوّنة للدم. يبدو أن إنشاء بيئة مكونة للدم يتوافق مع مستوى معين من تجديد الأنسجة السدوية، ويزداد عدد الخلايا المكونة للدم مع توسع المنصة السدوية المناسبة لتكوين الدم.

من أكثر البيانات إثارةً للاهتمام بيانات الباحثين التي تشير إلى ازدياد عدد الخلايا السلفية السدوية في الأجزاء البعيدة من الهيكل العظمي مباشرةً بعد الكحت. ابتداءً من الساعة السادسة وحتى اليوم العشرين، لوحظت زيادة بأكثر من الضعف في كلٍّ من تركيز وعدد الخلايا المُكوِّنة لمستعمرات الخلايا الليفية في الظنبوب المقابل. يُرجَّح أن آلية هذه الظاهرة ترتبط بحقيقة أن إصابة نخاع العظم الجسيمة تؤدي إلى تكوين عدد كبير من جلطات الدم، مع تدمير متزامن لعدد كبير من الصفائح الدموية وإطلاق عامل النمو المشتق من الصفائح الدموية (PDGF) في الدم، والذي يُعرف بأنه يُسبب تكاثر الخلايا المُكوِّنة لمستعمرات الخلايا الليفية الموجودة في الجسم خارج منطقة التكاثر. في التجارب على الأرانب، يُعزز الإعطاء الموضعي للخلايا الجذعية الوسيطة (MSCs) ترميم أنسجة الغضاريف في مفصل الركبة المُتضرر جراحيًا، والذي قد يرتبط بتكوين الخلايا الغضروفية الناتجة عن الخلايا الجذعية الوسيطة المحقونة. ومع ذلك، يُعزز استخدام الخلايا الجذعية المتوسطة المُحاطة بإطار خزفي التجديدَ الترميمي لعيوب العظام لدى فئران التجارب بشكل ملحوظ. لذلك، يُمكن افتراض أنه إن لم يكن RBOC هو السبب، فإن عاملًا آخر ناشئًا من الخلايا السدوية التالفة يُمارس تأثيرًا مُحفزًا بعيدًا على تكاثر الخلايا السلفية المتوسطة في مناطق نخاع العظم السليمة، ويُحفز هجرتها إلى منطقة عيب نخاع العظم. يُناقض هذا بدوره بيانات الدراسات السابقة التي تُشير إلى أن الخلايا السدوية المسؤولة عن البيئة الدقيقة، على عكس الخلايا المُكونة للدم، غير قادرة على الهجرة وتنشأ من مصادر محلية.

ومع ذلك، تشير نتائج الدراسة التي أجراها يو. جيراسيموف وزملاؤه (2001) إلى أن الصدمة الميكانيكية لا تسبب فقط إعادة هيكلة حادة للنسيج الستروما في العظم المُكشط، بل تسبب أيضًا تغييرات كبيرة في النسيج الستروما في العظام السليمة البعيدة، أي أن هناك استجابة جهازية للنسيج الستروما للصدمة الموضعية. علاوة على ذلك، عند حدوث صدمات متعددة - كشط متعدد - يتم تعزيز هذا التفاعل ويُلاحظ ليس فقط في العظم الذي خضع للجراحة والأجزاء البعيدة من الهيكل العظمي، ولكن أيضًا في الأعضاء اللمفاوية، وخاصة في الطحال. لا تزال آلية هذه الاستجابة الجهازية للنسيج الستروما في نخاع العظم والطحال للصدمة الموضعية والصدمات المتعددة غير معروفة. يُفترض أن هذه العملية مرتبطة بعمل عامل خلطي يفرزه النسيج الستروما المتوسطي في التجويف النخاعي لنخاع العظم. إن إمكانية إنتاج عامل خلطي غير محدد للأعضاء بواسطة الخلايا الجذعية لنخاع العظم والطحال، وهو المسؤول عن تكاثر الخلايا التي تشكل مستعمرات الخلايا الليفية، يتضح من خلال البيانات المتعلقة بنشاطها المحفز للمستعمرات في مزارع أحادية الطبقة من نخاع العظم.

في هذا الصدد، تجدر الإشارة إلى أنه عند إعطاء الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات جهازيًا، تُعيد مشتقاتها تكوين نخاع العظم، بل وأنسجة أخرى أيضًا، وهو ما يُستخدم تحديدًا في العلاج الجيني. وقد ثبت أنه عند إعطاء كميات كبيرة من الخلايا الجذعية المتوسطة ذات الجينوم البري عن طريق الوريد لفئران تحمل طفرة في جين الكولاجين I، تُستبدل خلايا المتبرع ما يصل إلى 30% من خلايا أنسجة العظام والغضاريف لدى المتلقيات، كما تدعم الخلايا الجذعية المتوسطة الفأرية المُحوّلة وراثيًا، والتي تُفرز الإنترلوكين-3 البشري، عملية تكوين الدم بفعالية لمدة 9 أشهر في حالة إعطائها المتزامن مع الخلايا الجذعية المكونة للدم البشرية للفئران المصابة بنقص المناعة.

[ 3 ]، [ 4 ]، [ 5 ]، [ 6 ]، [ 7 ]، [ 8 ]، [ 9 ]، [ 10 ]

التعديل الجيني للخلايا الجذعية المتوسطة

من بين نجاحات التعديل الجيني التجريبي للخلايا الجذعية الوسيطة، تجدر الإشارة إلى نقل جين العامل التاسع إلى خلايا جذعية وسيطة بشرية، ثم نقل الخلايا المحولة إلى فئران تعاني من نقص المناعة، مما أدى إلى ظهور عامل مضاد للهيموفيليا "ب" في الدم لمدة 8 أسابيع بعد الزرع. في هذه التجربة، أُجري تعديل ما بعد الترجمة لعامل التخثر التاسع بواسطة إنزيم y-glutamyl carboxylase في الخلايا المحولة. كان نقل الخلايا الجذعية الوسيطة باستخدام ناقل فيروسي رجعي يُشفّر عامل التخثر التاسع البشري أقل نجاحًا، حيث وفّر إعطاء هذه الخلايا لاحقًا لكلب مصاب بالهيموفيليا "ب" مستوى علاجيًا من عامل التخثر التاسع، محافظًا على شدة طبيعية لإرقاء الدم، لمدة 12 يومًا فقط.

أظهرت زراعة الخلايا الجذعية المتوسطة في أنسجة أدمغة الحيوانات أن الخلايا غير الناضجة من المتبرع تتحول إلى مجموعات عصبية ودبقية. ويُمكّن زرع المشتقات العصبية من أنسجة متوسطة سليمة من المتبرع، نظريًا، من تصحيح التشوهات الجينية في استقلاب الدماغ لدى مرضى داء غوشيه واضطرابات أخرى في استقلاب الدهون، أو الغانغليوزيدات، أو الكربوهيدرات.

لا يزال البحث التجريبي جاريًا عن ظروف تحويل الخلايا الجذعية السدوية لنخاع العظم إلى خلايا سلفية من الأنسجة العصبية والكبدية. ويركز الباحثون على توليفات من محفزات التمايز ووسائط مُكيّفة خاصة. ولعزل المزرعة الأولية للخلايا السدوية، تُغسل خلايا نخاع العظم وتُعاد تعليقها في وسط زراعة DMEM/F12 (1/1) مع 10% من مصل جنين العجل، وتُزرع بكثافة 200,000/سم2. بعد 24 ساعة، تُزال الخلايا غير الملتصقة، وتُزرع الخلايا الشبيهة بالخلايا الليفية الملتصقة بالبلاستيك لمدة أسبوع. لتمايز خلايا نخاع العظم إلى خلايا عصبية، يُستخدم وسط مُكيّف مُنتَج من زراعة الخلايا الليفية الجنينية للفأر لمدة ثلاثة أيام، بالإضافة إلى وسط DMEM/F12 (1/1) مع 2% من مصل جنين العجل، وإضافة 20 نانوغرام/مل من NF أو 10-6 مولار من حمض الريتينويك (محفزات عصبية تُستخدم للتمايز العصبي للخلايا الجذعية الجنينية للفأر والإنسان). يُحفّز تمايز خلايا نخاع العظم إلى خلايا سليفة للخلايا الكبدية في وسط مُكيّف مُنتَج من زراعة الخلايا الليفية الجنينية للفأر لمدة ثلاثة أيام في وسط DMEM/F12 (1/1) مع إضافة 10% من مصل جنين العجل.

تجدر الإشارة هنا مرة أخرى إلى أن الخلايا المكونة للمستعمرات في سدى نخاع العظم غير متجانسة الشكل ويمكن تقسيمها إلى نوعين. يشمل النوع الأول خلايا تشبه الخلايا الليفية التي تشكل خيوطًا خيطية ذات نوى كبيرة ونواة واحدة أو اثنتين. يتمثل النوع الثاني في خلايا صغيرة مغزلية الشكل. عند زراعة خلايا من كلا النوعين في وسط مُكيف تم الحصول عليه من طبقة تغذية من الخلايا الليفية الجنينية الأولية للفأر، تظهر خلايا مشابهة للخلايا العصبية في المزرعة في اليوم الثالث إلى الرابع. في هذه المرحلة، غالبًا ما يكون لها شكل مغزلي مع نتوء واحد أو اثنين طويلين ينتهيان بخيوط خيطية. أقل شيوعًا هي الخلايا الهرمية أو النجمية ذات التشعبات القصيرة. تتميز التشعبات العصبية لبعض الخلايا العصبية بتوسعات مميزة (براعم نمو) وفروع في الجزء البعيد منها، بينما يحتوي البعض الآخر على مخاريط نمو مميزة مع خيوط خيطية، تنمو من خلالها التشعبات. وُصفت سمات مورفولوجية مماثلة (براعم ومخاريط نمو مع خيوط خيطية) متأصلة في الخلايا العصبية المتمايزة إلى عصبونات بالتفصيل في دراسات حول تكوين الخلايا العصبية. وبناءً على ذلك، استنتج بعض الباحثين أن الخلايا التي وجدوها في المزرعة هي خلايا عصبية. على وجه الخصوص، وجد إي. شيغيلسكايا وزملاؤه (2002) بعد زراعة مزرعة أولية للخلايا السدوية لمدة أسبوعين في وسط مُكيّف يُغيّر كل ثلاثة إلى أربعة أيام أن بعض الخلايا تكاثرت مع الحفاظ على حالة عدم التمايز. ظاهريًا، تشبه هذه الخلايا الخلايا الليفية، وقد اكتُشفت في المزرعة مع الخلايا العصبية المتمايزة. كانت غالبية الخلايا (حوالي 80%) في مراحل مختلفة من التمايز إلى خلايا النسيج العصبي، وخاصةً إلى عصبونات. كانت العمليات الشجيرية لهذه الخلايا على اتصال وثيق ببعضها البعض، بحيث شكلت الخلايا تدريجيًا أقسامًا من الشبكة العصبية على الركيزة على شكل خيوط طويلة متعددة الخلايا. أصبحت العمليات الشجيرية للخلايا العصبية أطول بشكل ملحوظ، حيث تجاوز بعضها طول جسم الخلية العصبية نفسه بمقدار 8-10 مرات. زادت نسبة الخلايا الهرمية والنجمية تدريجيًا. تفرعت شجيرات الخلايا النجمية. ووفقًا للمؤلفين، فإن التمايز اللاحق للخلايا الهرمية والنجمية مقارنة بالخلايا المغزلية الشكل يتوافق مع تسلسل مراحل التولد العصبي الطبيعي في الحيوانات. ونتيجة لذلك، استنتج المؤلفون أن الخلايا الجذعية السدوية لنخاع العظم تخضع للتولد العصبي المستحث، حيث تتشكل جميع الأنواع الرئيسية الثلاثة من الخلايا العصبية من الخلايا العصبية في المختبر. كما تم الكشف عن أسلاف الخلايا العصبية أثناء زراعة الخلايا السدوية لنخاع العظم لمدة 3-4 أيام في وسط يحتوي على 2٪ من مصل الجنين و 20 نانوغرام / مل من LIF. ولكن في هذه الحالة، انقسمت الخلايا الجذعية ببطء شديد، ولم يحدث تمايز الخلايا العصبية إلا في 30٪ من الحالات ولم تشكل شبكات عصبية. وباستخدام حمض الريتينويك كأحد محفزات تمايز الخلايا العصبية، حصل المؤلفون على ما يصل إلى 25-30% من الخلايا العصبية في الثقافة،مع غلبة العناصر الدبقية - الخلايا النجمية والخلايا قليلة التغصن. شكلت الخلايا العصبية ثلث الخلايا العصبية فقط، على الرغم من أنها كانت ممثلة بالأنواع الثلاثة: الخلايا المغزلية، والهرمية، والنجمية. في اليوم السادس من زراعة الخلايا السدوية في وسط يحتوي على حمض الريتينويك، أصبحت الخلايا العصبية أكثر تمايزًا، وعُثر على محاور عصبية في الخلايا الهرمية الفردية، والتي تظهر في التكوّن العصبي الطبيعي متأخرًا عن تكوين العمليات الشجيرية. وفقًا للباحثين، على الرغم من انخفاض إنتاج الخلايا العصبية، فإن طريقة تحريض حمض الريتينويك لها مزاياها: تؤدي الخلايا قليلة التغصن والخلايا النجمية وظائف الميالين والتغذية أثناء نمو التغصنات والمحاور العصبية، وهي ضرورية للتكوين الطبيعي للأنسجة العصبية. لذلك، لإصلاح المناطق التالفة في الجسم الحي، من الأفضل استخدام معلق من الخلايا العصبية المخصبة بالخلايا الدبقية.

في السلسلة الثانية من التجارب، حاول الباحثون تحفيز تمايز خلايا نخاع العظم الجذعية إلى خلايا كبدية. بعد ثلاثة أيام من زراعة خلايا جذعية نخاع العظم الجذعية في وسط مُكيّف مُحصّل عن طريق حضانة خلايا كبدية جنينية للفأر، عُثر على خلايا كروية كبيرة، غالبًا ثنائية النواة، مع شوائب سيتوبلازمية بأحجام متفاوتة. كانت هذه الخلايا في مراحل مختلفة من التمايز، وتختلف في الحجم وعدد النوى والشوائب السيتوبلازمية. تم الكشف عن الجليكوجين في معظم هذه الخلايا، وبناءً عليه حدّد الباحثون أنها خلايا سليفة للخلايا الكبدية. ونظرًا لعدم وجود خلايا مشابهة للخلايا العصبية في المزرعة، فقد استُنتج أن الوسط المُكيّف المُحصّل نتيجة زراعة خلايا كبدية جنينية يفتقر إلى عوامل تمايز الخلايا العصبية، وفي المقابل، يحتوي على عوامل تُحفّز تمايز خلايا نخاع العظم الجذعية إلى خلايا سليفة للخلايا الكبدية. وفي الختام، يقترح المؤلفون وجود تعدد القدرات في خلايا أنسجة نخاع العظم، لأنها تتمايز في المختبر إلى خلايا أنسجة عصبية أو كبدية اعتمادًا على الوسائط المشروطة والمحفزات المحددة المستخدمة.

أظهرت بعض الدراسات تمايز خلايا نخاع العظم إلى خلايا عضلة القلب، وخلايا الغضاريف، وخلايا العظام، وخلايا الأنسجة العصبية بشكل صحيح. وتشير الأدلة إلى وجود مجموعات من الخلايا الجذعية بين خلايا نخاع العظم قادرة على التمايز إلى خلايا كبدية. وفي ضوء هذه البيانات، تُعتبر نتائج التجارب المذكورة أعلاه على الفئران تأكيدًا إضافيًا على وجود خلايا جذعية متوسطة متعددة القدرات في نخاع العظم، قادرة على التمايز إلى خلايا من أنسجة مختلفة للكائن الحي البالغ.

زراعة الخلايا الجذعية المتوسطة

في زراعة الأعضاء السريرية، يمكن استخدام الخلايا الجذعية المتوسطة البشرية لضمان نمو الخلايا الجذعية المكونة للدم، بالإضافة إلى نسلها المبكر المُخصَّص مسبقًا. وعلى وجه الخصوص، يُسرِّع إدخال الخلايا الجذعية المكونة للدم الذاتية والخلايا الجذعية المتوسطة لمرضى السرطان بعد تلقيهم جرعات عالية من العلاج الكيميائي استعادة عدد العدلات والصفائح الدموية في الدم المحيطي. وتُستخدم عمليات زرع الخلايا الجذعية المتوسطة الذاتية والغير ذاتية المنشأ لعلاج الورم النقوي المتعدد، وفقر الدم اللاتنسجي، ونقص الصفيحات التلقائي، وهي أمراض مرتبطة بعيب أولي في سدى الأنسجة المكونة للدم. تزداد فعالية العلاج الخلوي في أمراض الدم والأورام في كثير من الحالات مع الإدخال المتزامن للخلايا الجذعية المكونة للدم والخلايا الجذعية السدوية، والذي يتجلى في انخفاض فترة استعادة تكون الدم بعد الجراحة، وانخفاض عدد الوفيات الناتجة عن التدمير غير الانتقائي للخلايا السرطانية الإقليمية والدائرية، والذي يؤدي إلى موت الخلايا المكونة للدم السلفية للمريض نفسه. وتعود احتمالات استخدام الخلايا الجذعية متعددة القدرات وغيرها من الخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات في الممارسة السريرية إلى السهولة النسبية للحصول عليها من نخاع العظم، والتوسع في زراعة الخلايا، ونقل الجينات العلاجية. وفي الوقت نفسه، يمكن استخدام الزرع الموضعي للخلايا السلفية المتوسطة متعددة القدرات لتعويض عيوب الأنسجة الموضعية، وفي حالة وجود اختلالات جهازية في الأنسجة ذات الأصل المتوسطي، لا يُستبعد إدخالها إلى مجرى الدم العام.

يتوخى مؤلفو الأعمال التي تُحلل آفاق استخدام الخلايا الجذعية الوسيطة (MSCs) في عمليات الزرع الموضعي والجهازي والعلاج الجيني من منظور بيولوجيا الخلايا السدوية، مزيدًا من الحذر في تحليلاتهم. يُنظر إلى نخاع العظم بعد الولادة تقليديًا على أنه عضو يتكون من نظامين رئيسيين من سلالات خلوية محددة بوضوح: النسيج المُكوِّن للدم نفسه والنسيج الداعم المرتبط به. لذلك، اعتُبرت الخلايا الجذعية الوسيطة لنخاع العظم في البداية مصدرًا حصريًا للأساس السدوي لإنتاج العوامل التنظيمية للبيئة الدقيقة المُكوِّنة للدم. ثم تحول اهتمام الباحثين إلى دراسة دور الخلايا الجذعية الوسيطة كمصدر جذعي للأنسجة الهيكلية. تشير أحدث البيانات إلى إمكانية غير متوقعة لتمايز خلايا نخاع العظم السدوية مع تكوين أنسجة عصبية أو عضلية. بمعنى آخر، تُظهر الخلايا الجذعية الوسيطة مرونة عبر جرثومية - أي القدرة على التمايز إلى أنواع خلايا لا علاقة لها ظاهريًا بخلايا النسيج الأصلي. في الوقت نفسه، لا تزال بعض جوانب بيولوجيا خلايا نخاع العظم السدوية غامضة وغير محسومة، سواءً من الناحية البيولوجية العامة أو من حيث تفاصيلها الفردية، بما في ذلك تحديد هوية خلايا نخاع العظم السدوية وطبيعتها وأصلها وتطورها ووظيفتها داخل الجسم الحي، بالإضافة إلى إمكانات التمايز المسموح بها خارج الجسم الحي وإمكانيات استخدامها العلاجي داخل الجسم الحي. وتتناقض البيانات المُستقاة حول إمكانات الخلايا الجذعية الوسيطة، وكذلك نتائج دراسات القدرة التجديدية للخلايا الجذعية الأخرى، تناقضًا صارخًا مع المبادئ الراسخة في علم الأحياء.

عند زراعتها بكثافة منخفضة، تُشكل الخلايا الجذعية اللحمية لنخاع العظم مستعمرات مميزة، كل منها مشتق من خلية سلفية واحدة. تعتمد نسبة الخلايا السلفية اللحمية في خلايا نخاع العظم المُنْوَاة، والتي تُحدد بناءً على قدرتها على تكوين المستعمرات، بشكل كبير على كل من ظروف الزراعة ونوع الخلايا الجذعية الوسيطة. على سبيل المثال، في القوارض، يُعد وجود خلايا تغذية نخاع العظم المُشععة والمصل في المزرعة ضروريًا للغاية للحصول على أكبر عدد من الخلايا السلفية اللحمية، بينما في البشر، لا تعتمد كفاءة الخلايا الجذعية الوسيطة في تكوين المستعمرات على كل من المُغذي ووسط الزراعة. عدد عوامل الانقسام الفتيلي المعروفة التي تُحفز تكاثر الخلايا السلفية اللحمية محدود. وتشمل هذه العوامل PDGF وEGF وFGF وTGF-b وIGF1. في ظل ظروف الثقافة المثالية، يمكن لخطوط الخلايا الجذعية متعددة النسائل أن تتحمل أكثر من 50 انقسامًا خلويًا في المختبر، مما يجعل من الممكن الحصول على مليارات الخلايا الجذعية من نخاع العظم من 1 مل من شفطها.

ومع ذلك، فإن تعداد خلايا نخاع العظم غير متجانس، ويتجلى ذلك في كل من التباين في أحجام المستعمرات، ومعدلات مختلفة من تكوينها، ومجموعة متنوعة من مورفولوجيا الخلايا، والتي تغطي النطاق من الخلايا الليفية المغزلية الشكل إلى الخلايا المسطحة الكبيرة. أثناء تطوير مثل هذه الثقافات، يُلاحظ أيضًا عدم التجانس الظاهري بعد 20 يومًا. تتميز بعض المستعمرات بتعبير عالٍ عن الفوسفاتاز القلوي، والبعض الآخر لا يعبر عنه على الإطلاق، والمستعمرات من النوع الثالث تكون موجبة للفوسفاتاز في المنطقة المركزية وسلبية للفوسفاتاز في المحيط. تشكل المستعمرات الفردية عقيدات من أنسجة العظام (يتم تمييز بداية تمعدن المصفوفة عن طريق التلوين باللون الأحمر الأليزارين أو للكالسيوم وفقًا لفان كوس). في مستعمرات أخرى، يحدث تراكم للدهون، يتم تحديده عن طريق التلوين G باللون الأحمر الزيتي. في حالات نادرة، تشكل مستعمرات الخلايا الجذعية المتوسطة غضاريف ملطخة باللون الأزرق الألسياني.

بعد عملية الزرع خارج الرحم في حيوانات التجارب، تُشكّل خطوط MGK متعددة النسائل عظمًا خارج الرحم مع سدى شبكي مرتبط بتكوين النخاع العظمي والخلايا الدهنية، وفي حالات أقل شيوعًا، مع نسيج غضروفي. عند زراعة خطوط وحيدة النسيلة من خلايا سدى نخاع العظم، يُلاحظ في بعض الحالات تكاثر هجين، حيث يتكون العظم الجديد من خلايا نسيج عظمي، ويحتوي على سدى وخلايا دهنية من أصل متبرع، بينما تُشتق خلايا سلالة الدم والجهاز الوعائي من المتلقي.

تؤكد نتائج هذه الدراسات الطبيعة الجذعية للخلية السلفية السدوية لنخاع العظم، والتي اشتُقت منها السلالة المستنسخة. كما تُشير إلى أن ليست كل الخلايا المستنسخة في المزرعة خلايا جذعية متعددة القدرات حقًا. يعتقد بعض الباحثين، ونحن نشاركهم الرأي، أن المعلومات الأكثر موثوقية حول القدرة التمايزية الحقيقية للخلايا المستنسخة الفردية لا يمكن الحصول عليها إلا في الجسم الحي بعد الزرع، وليس من خلال تحديد النمط الظاهري لمشتقاتها في المختبر. إن التعبير في المزرعة عن العلامات الظاهرية لتكوين العظام أو الغضروف أو الخلايا الشحمية (والتي تُحدد بواسطة الحمض النووي الريبي المرسال أو التقنيات الكيميائية النسيجية) وحتى إنتاج المصفوفة المعدنية لا يعكس درجة تعدد القدرات لنسخة فردية في الجسم الحي. لذلك، لا يمكن تحديد الخلايا الجذعية في مجموعة من الخلايا السدوية إلا بعد الزرع، في ظل الظروف المناسبة لاختبار الزرع البيولوجي. على وجه الخصوص، نادرًا ما يُلاحظ تكوّن الغضاريف في أنظمة الزراعة المفتوحة، بينما يُعدّ تكوّن الغضاريف شائعًا في الأنظمة المغلقة، مثل غرف الانتشار أو مزارع الخلايا السدوية المجهرية في المختبر، حيث يُحقق ضغط أكسجين موضعي منخفض، مما يُعزز تكوين أنسجة الغضاريف. لذلك، حتى تقنية الزراعة، بالإضافة إلى ظروف الزراعة غير النوعية في المختبر، تؤثر بشكل كبير على مدى تمايز الخلايا الجذعية الوسيطة.

يُعدّ الزرع التجريبي في ظل ظروف تجريبية محددة المعيار الذهبي لتحديد قدرة خلايا نخاع العظم على التمايز، وعنصرًا أساسيًا في تحديدها. تاريخيًا، ارتبطت دراسات زرع خلايا نخاع العظم بالمشكلة العامة لزرع نخاع العظم. وقد ثبت أن البيئة الدقيقة المُكوِّنة للدم تُنشأ عن طريق زرع سلالات خلايا نخاع العظم السدوية، وتُتيح نموًا غير طبيعي للأنسجة المُكوِّنة للدم في منطقة الزرع. يسمح لنا أصل البيئة الدقيقة من المتبرع، والأنسجة المُكوِّنة للدم من المُضيف، باعتبار العظم غير الطبيعي عملية زرع نخاع عظم "مقلوبة" حقيقية. يُعزز الزرع الموضعي لخلايا نخاع العظم السدوية تصحيحًا فعالًا لعيوب العظام، وهو أكثر وضوحًا من التجديد الإصلاحي التلقائي. أثبتت العديد من الدراسات ما قبل السريرية، التي أُجريت على نماذج تجريبية، بشكل قاطع إمكانية استخدام عمليات زرع خلايا نخاع العظم السدوية في جراحة العظام، على الرغم من أن تحسين هذه الأساليب يتطلب جهدًا وتحليلًا دقيقين للغاية، حتى في أبسط الحالات. وعلى وجه الخصوص، لم تُحدد بعد الظروف المثلى لنمو خلايا نخاع العظم السدوية خارج الجسم الحي، ولا يزال تركيب وبنية الناقل المثالي، وكذلك عدد الخلايا اللازمة لتجديد العظام الحجمي، غير مكتمل.

بالإضافة إلى استخدام خلايا نخاع العظم المتوسعة خارج الجسم الحي لتجديد الأنسجة ذات الأصل المتوسطي، فإن المرونة غير التقليدية للخلايا الجذعية الوسيطة تفتح آفاقًا لتطبيقات محتملة لتجديد الخلايا العصبية أو توصيل نواتج الجينات إلى الجهاز العصبي المركزي. من حيث المبدأ، يُبسط هذا العلاج الخلوي لأضرار الجهاز العصبي، إذ لا توجد حاجة للحصول على خلايا جذعية عصبية بشرية ذاتية. وقد أُبلغ عن تطبيقات محتملة لخلايا نخاع العظم في توليد خلايا عضلة القلب والخلايا السلفية العضلية ذات الأصل السترومالي الحقيقي وخارج السترومالي.

تُجرى تجارب على زراعة خلايا جذعية من نخاع العظم جهازيًا لعلاج أمراض الهيكل العظمي الشائعة. لا شك أن خلايا جذعية من نخاع العظم هي المسؤولة عن الاضطرابات الوراثية في أمراض الهيكل العظمي، ويتجلى ذلك بوضوح في نقل المعلومات الوراثية باستخدام هذه الخلايا، مما يؤدي إلى تكوين أنسجة عظمية مرضية في حيوانات التجارب. ومع ذلك، لم تُثبت بعد قدرة الخلايا الجذعية على الانغراس والتكاثر والتمايز في عظام الهيكل العظمي بعد إدخالها إلى مجرى الدم.

يرجع ذلك جزئيًا إلى أنه في عملية زراعة نخاع العظم القياسية، لا تُزرع السدى مع النسيج المكون للدم، لذا لم تُطوَّر بعد معايير صارمة لتقييم نجاح زراعة الخلايا السدوية المُعطاة جهازيًا. تجدر الإشارة إلى أن وجود جينات دالة في مستخلصات الأنسجة أو عزل خلايا من أصل متبرع في المزرعة لا يدل على زراعة الخلايا، بل يدل فقط على بقائها. حتى الحقن داخل الشريان لخلايا سدوية من نخاع العظم في طرف فأر يمكن أن يؤدي إلى انعدام الزراعة تقريبًا، على الرغم من وجود خلايا من أصل متبرع بأعداد كبيرة داخل الأوعية الدموية الدقيقة لنخاع العظم. ولسوء الحظ، عادةً ما تُوصف هذه الخلايا بأنها "مُطعَّمة" لمجرد اكتشاف جينات دالة لخلايا المتبرع في المزرعة خارج الجسم الحي. بالإضافة إلى ذلك، يجب تقديم دليل مقنع على التكامل طويل الأمد للخلايا المتمايزة والنشطة وظيفيًا من أصل متبرع في الأنسجة قيد الدراسة. في العديد من الأبحاث المنشورة التي تتناول زراعة خلايا جذعية من نخاع العظم في الهيكل العظمي، يُلاحظ غياب بيانات واضحة من هذا النوع. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن بعض التجارب الحيوانية الدقيقة أثبتت بالفعل زراعة محدودة، وإن كانت حقيقية، لخلايا جذعية سلفية بعد إعطائها جهازيًا.

تتوافق هذه البيانات مع نتائج الدراسات حول إمكانية نقل الخلايا السلفية العضلية من نخاع العظم إلى العضلات عبر الجهاز الوعائي. مع ذلك، لا ينبغي إغفال أن كلاً من الأنسجة الهيكلية والعضلية تتشكل أثناء التطور والنمو بناءً على حركات الخلايا خارج الأوعية الدموية التي تستخدم عمليات هجرة لا تتضمن الدورة الدموية. إذا وُجد مسار دوراني مستقل لنقل الخلايا السلفية إلى أنسجة الطور الصلب، فهل يُمكن افتراض وجود خلايا سلفية متوسطة تدور فسيولوجيًا؟ ما هو أصل هذه الخلايا في كل من الكائن الحي النامي وما بعد الولادة، وكيف تخترق جدار الأوعية الدموية؟ يبدو أن إجابة هذه الأسئلة ضرورية للغاية وتتطلب تحليلًا ما قبل سريريًا دقيقًا للغاية. حتى بعد إيجاد إجابات لهذه الأسئلة، ستظل الجوانب الحركية الإشكالية المرتبطة بنمو الهيكل العظمي وإعادة تشكيل النسيج الضام دون حل. في الوقت نفسه، يبدو أن علاج اضطرابات تكون العظم عن طريق استبدال كامل مجموعة الخلايا السلفية الهيكلية المتحولة بعناصر نسجية سليمة يُمثل احتمالًا سريريًا حقيقيًا. في هذه الحالة، يمكن تصحيح مناطق الكسور الموضعية أو التشوهات الناتجة عن تكوّن العظم المرضي، بالإضافة إلى التغيرات المدمرة في أنسجة العظم، باستخدام الخلايا الجذعية السدوية المزروعة في المختبر. لذلك، يُنصح بتركيز الأبحاث المستقبلية على مشاكل التحويل أو التصحيح الجيني للخلايا السلفية العظمية المتحولة ذاتية المنشأ خارج الجسم الحي.

أصبحت الهندسة الوراثية للخلايا، سواءً كانت قصيرة الأمد أو دائمة، أساسًا لعلم الأحياء الخلوي والجزيئي، ومصدرًا للعديد من الاكتشافات العلمية المتعلقة بدور البروتينات الفردية في عملية الأيض الخلوي في المختبر وفي الجسم الحي. يُعد استخدام التقنيات الجزيئية لتصحيح الأمراض الوراثية والأمراض البشرية واعدًا جدًا في الطب العملي، إذ تُمكّن خصائص الخلايا الجذعية السدوية لنخاع العظم من تطوير خطط زرع فريدة لتصحيح الأمراض الوراثية في الهيكل العظمي. في الوقت نفسه، يُمكن الحصول بسهولة على الخلايا السلفية المتوسطة من المتلقي المستقبلي، فهي قابلة للتعديل الجيني وقادرة على التكاثر بكميات كبيرة في فترة زمنية قصيرة. يُتيح استخدام الخلايا الجذعية المتوسطة تجنب القيود والمخاطر المرتبطة بتوصيل المادة الوراثية مباشرةً إلى المريض من خلال ناقلات داخل الأوعية الدموية. تُطبق استراتيجية مماثلة على الخلايا الجذعية الجنينية، إلا أن الخلايا السدوية الذاتية لنخاع العظم بعد الولادة تُعدّ مادةً أكثر تفضيلًا، إذ يُستبعد استخدامها المضاعفات المناعية المحتملة بعد الزرع. لتحقيق تأثير قصير المدى، على سبيل المثال، لتسريع تجديد العظام، فإن الطريقة الأمثل هي التعديل الجيني للخلايا الجذعية المتوسطة باستخدام الكهروإبراتيون، والاندماج الكيميائي، والليبوفيكشن، والبلازميدات، والتركيبات الفيروسية الغدية. على وجه الخصوص، أثبت نقل الفيروس إلى خلايا نخاع العظم BMP-2 فعاليته في تسريع تجديد العظام في حالات الإصابات المتعددة التجريبية. يُفضل إنتاج تركيبات ناقلة فيروسية غدية نظرًا لغياب السمية. ومع ذلك، يتميز التعديل الجيني لخلايا نخاع العظم في هذه الحالة بثبات منخفض للغاية. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب خلايا نخاع العظم المحولة طبيعيًا استخدام ناقلات معلومات وراثية أكثر عدوى بعشر مرات من أنواع الخلايا الأخرى، مما يزيد بشكل كبير من نسبة موت الخلايا المحولة.

يتطلب علاج الأمراض المتنحية الناتجة عن انخفاض النشاط البيولوجي أو انعدامه لجينات معينة تعديلًا طويل الأمد أو دائمًا للخلايا الجذعية المتوسطة، مما يتطلب استخدام الفيروسات المرتبطة بالغدد، والفيروسات القهقرية، والفيروسات العدسية، أو الكيميرا الغدية القهقرية. مناطق النقل في هذه الفيروسات قادرة على نقل كميات كبيرة من الحمض النووي (تصل إلى 8 كيلو قاعدة). وقد أفادت الدراسات العلمية بالفعل عن النشاط البيولوجي الخارجي لخلايا نخاع العظم السدوية المحولة ببنى فيروسية قهقرية تشفر تخليق الجزيئات التنظيمية والواسمة - IL-3، وCD2، والعامل الثامن، بالإضافة إلى الإنزيمات المشاركة في تخليق L-DOPA. ومع ذلك، حتى في هذه الدراسات، يشير المؤلفون إلى عدد من القيود التي يجب التغلب عليها قبل التطبيق العملي لهذه التقنية. تتمثل المشكلة الأولى في تحسين عملية تعديل الخلايا الجذعية المتوسطة خارج الجسم الحي. من المعروف أن تكاثر خلايا نخاع العظم السدوية طويل الأمد (3-4 أسابيع) في المختبر يقلل من انتقالها. في الوقت نفسه، لتحقيق مستوى عالٍ من التعديل الجيني للخلايا الجذعية الوسيطة، من الضروري إجراء عدة دورات نقل جينية. أما المشكلة الثانية فتتعلق بمدة التعبير الجيني العلاجي، والتي لا تتجاوز أربعة أشهر حتى الآن. ويعود الانخفاض الطبيعي في التعبير الجيني الفعال إلى تعطيل المحفز وموت الخلايا المعدلة. ومع التوقعات العامة لنقل المعلومات الجينية باستخدام الخلايا الجذعية الوسيطة، تشير نتائج الدراسات الأولية إلى الحاجة إلى مزيد من تحسين أساليب النقل خارج الجسم الحي، واختيار محفز مناسب ينظم النشاط البيولوجي في الاتجاه المطلوب، وزيادة قدرة خلايا نخاع العظم المعدلة على الحفاظ على نفسها في الجسم الحي بعد الزرع. تجدر الإشارة إلى أن استخدام التراكيب الفيروسية الرجعية لتعديل خلايا نخاع العظم في الاتجاه المطلوب لا يتطلب دائمًا زرعها الإلزامي. يمكن للخلايا الجذعية الوسيطة المحولة أن تؤدي وظيفة تصحيحية في ظل الإقامة المستقرة ودون الحاجة إلى دمج فيزيائي نشط ووظيفة إلزامية في النسيج الضام. في هذه الحالة، ينبغي النظر إليها باعتبارها مضخة بيولوجية صغيرة تنتج داخل الجسم عاملًا، يؤدي نقصه إلى ظهور الأمراض الوراثية.

يُعد استخدام خلايا نخاع العظم المُحوَّلة وراثيًا لعلاج الأمراض الوراثية السائدة، التي تتميز بالتعبير عن جين ذي نشاط بيولوجي مرضي أو غير طبيعي، أكثر إشكالية، إذ يتطلب في هذه الحالة منع نقل أو تطبيق المعلومات الوراثية المشوهة. ومن أساليب الهندسة الوراثية إعادة التركيب المتماثل للخلايا الجذعية الجنينية لإنتاج حيوانات مُحوَّرة وراثيًا. ومع ذلك، فإن الانخفاض الشديد في معدل إعادة التركيب المتماثل، إلى جانب مشاكل تحديد وفصل وتوسيع هذه المُحوَّلات، من غير المرجح أن يُسهم في انتشار استخدام هذه الطريقة في المستقبل القريب، حتى مع تطوير أساليب تكنولوجية جديدة. أما النهج الثاني في العلاج الجيني للأمراض الوراثية السائدة، فيعتمد على التصحيح التلقائي للحمض النووي التالف، حيث يُمكن تصحيح الطفرات الجينية بإدخال حمض نووي خارجي بالتسلسل المطلوب (أوليغونوكليوتيدات قصيرة من الحمض النووي أو أوليغونوكليوتيدات هجينة من الحمض النووي الريبي/الحمض النووي)، والتي ترتبط بالنظائر في الجينوم التالف. يتضمن الخيار الثالث منع انتقال المعلومات المرضية، والذي يتم تحقيقه من خلال استخدام أوليجونوكليوتيدات مصممة خصيصًا والتي ترتبط بجين معين لتشكيل بنية حلزونية ثلاثية تقضي على إمكانية النسخ.

على الرغم من أن تصحيح الأمراض الوراثية على مستوى الجينوم لا يزال الطريقة العلاجية الأمثل والأكثر تفضيلاً، إلا أن الرنا المرسال يُعدّ أيضاً ناقلاً واعداً (وربما أكثر سهولة) لحجب جين سلبي مهيمن. لطالما استُخدمت جزيئات البروتين ذات قليل النوكليوتيدات المضادة للاتجاه أو التسلسلات الكاملة التي تمنع ارتباط الرنا المرسال بجهاز التخليق الحيوي الخلوي، وذلك لتثبيط الترجمة و/أو زيادة تحلل الرنا المرسال. إضافةً إلى ذلك، يُحفز الرنا مزدوج السلسلة تحللاً سريعاً للرنا المرسال، وهو أمر لا تزال آليته غير واضحة. مع ذلك، من غير المرجح أن يُعزز مجرد حذف الرنا المرسال المنسوخ من أليل متحور ذي طفرات قصيرة أو مفردة التعبير عن الرنا المرسال للأليل الطبيعي. ومن البدائل استخدام عمليات تخليق الريبوسومات المطرقة والدبوسية، التي تتمتع بالقدرة على الارتباط بمناطق محددة للغاية من الرنا المرسال، مع تحريض انقسامها وتعطيلها لاحقاً أثناء الترجمة. ويجري حالياً دراسة إمكانية استخدام هذه الطريقة في علاج تكوّن العظام المرضي. وبغض النظر عن ماهية الهدف بالضبط - العناصر الجينومية أو السيتوبلازمية، فإن نجاح تقنيات العلاج الجيني الجديدة سوف يتحدد من خلال كفاءة إدراج الكواشف في خلايا نخاع العظم خارج الجسم الحي، والاختيار الأمثل لناقل محدد، والقدرة المستقرة للخلايا الجذعية المتوسطة للتعبير عن العوامل الضرورية داخل الجسم الحي.

وهكذا، يُنشئ اكتشاف الخلايا الجذعية المتوسطة بخصائصها غير المتوقعة مفهومًا جديدًا لتطوير سلالات الخلايا. ومع ذلك، ثمة حاجة إلى مزيد من البحث متعدد التخصصات لفهم الدور البيولوجي للخلايا الجذعية السدوية، وطبيعتها، وقدرتها على التمايز أو عدم التمايز، وأهميتها الفسيولوجية خلال التطور الجنيني، والنمو بعد الولادة، والنضج، والشيخوخة، وكذلك في الأمراض البشرية.