كيفية تحويل قطرة دم إلى خلية عالمية: الخلايا الجذعية: مواد كيميائية ثورية

حتى وقت قريب، كان تحويل خلية بالغة إلى خلية متعددة القدرات (قادرة على تكوين أي نوع من الأنسجة) يتطلب إدخال "عوامل ياماناكا" إليها باستخدام الفيروسات أو بلازميدات الحمض النووي. أما الآن، فقد أثبت باحثون من الولايات المتحدة الأمريكية واليابان وفرنسا، بقيادة الدكتور فينج بنج، أن مجموعة من الجزيئات العضوية الصغيرة تكفي لإعادة برمجة خلايا الدم المحيطية البشرية إلى خلايا جذعية متعددة القدرات مُستحثة كيميائيًا (hCiPS). نُشرت الدراسة في مجلة Cell Stem Cell.

لماذا هذا مهم؟

• السلامة. إن غياب النواقل الفيروسية والجينات الغريبة يقلل من خطر الطفرات والرفض المناعي.
• التنوع: يعتبر الدم مصدرًا يمكن الوصول إليه بسهولة: فلا حاجة لأخذ عينات من الجلد أو أي أنسجة أخرى.
• السرعة. ١٢-١٤ يومًا فقط بدلًا من عدة أسابيع أو أشهر، كما في الطريقة التقليدية.
• قابلية الترجمة. يسهل توحيد معايير المواد الكيميائية وإنتاجها وفقًا لمعايير GMP.

بروتوكول الاختراق الكيميائي المكون من خطوتين

1. مرحلة اللدونة العالية (الحالة البلاستيكية).

   • تُزرع خلايا الدم (الخلايا وحيدة النواة) في وسط يحتوي على ست جزيئات صغيرة (لنُسمِّها مُركَّب TNT). من بينها:

     • مثبطات GSK3β و MEK،

     • مُعدّلات إشارات Wnt،

     • مثبطات HDAC،

     • مُستحثات SIRT1 المحددة.

   • في غضون 6 إلى 8 أيام، تفقد الخلايا علامات "الدم" الخاصة بها وتكتسب خصائص الظهارة شديدة المرونة، وهي جاهزة لتنشيط الجينات متعددة القدرات.

2. مرحلة تعزيز تعدد القدرات.

   • تم إضافة جزيئتين إضافيتين تعملان على تحفيز التنشيط الداخلي لجينات OCT4 وSOX2 وNANOG، وهي "المنظمات الرئيسية" للقدرة المتعددة.

   • على مدى الأيام الأربعة إلى الستة التالية، يتم تشكيل مستعمرات مستقرة من خلايا hCiPS ذات مورفولوجيا الخلايا الجذعية والتعبير عن علامات TRA-1-60 وSSEA-4.

ماذا حصل العلماء؟

• الكفاءة: ما يصل إلى 0.1% من خلايا الدم الأصلية تشكل مستعمرات hCiPS كاملة النمو - مماثلة للطرق الفيروسية التقليدية.
• الوظيفة: تتمتع خلايا hCiPS بالقدرة على التحول إلى جميع طبقات الجراثيم الجنينية الثلاث: الخلايا العصبية، وخلايا عضلة القلب، وخلايا الكبد، وخلايا بيتا البنكرياسية، وما إلى ذلك.
• لا توجد "بصمات كيميائية" متبقية: كشف التسلسل العميق عن عدم وجود تكامل بين الحمض النووي الخارجي وحالة وراثية قريبة من الخلايا الجذعية الجنينية.

آفاق الطب

1. تجديد خلايا الدم. يمكن إعادة توجيه خلايا hCiPS الذاتية إلى سلالة خلايا الدم، مما يُعيد عشرات أنواع خلايا الدم والمناعة في حالات سرطان الدم ونقص المناعة.
2. الأعضاء المزروعة وزرع الأعضاء. تُعدّ القلوب أو الأكباد أو البنكرياس المصغّرة في المختبر من خلايا hCiPS نموذجًا للأمراض ومصدرًا للزرع دون خطر الرفض.
3. اختبار الأدوية. ستتيح نماذج الأمراض الشخصية القائمة على hCiPS "محاكاة" المرض من عينة دم خطية واختيار العلاج الأمثل.
4. الطب التجميلي والعصبي التنكسي. يُتيح التمايز الموجه لخلايا hCiPS إلى جذع جلدي وأنظمة عصبية مناهج جديدة لعلاج الصدفية والزهايمر وباركنسون.

ماذا بعد؟

• تحسين الكفاءة. تحسين تركيب الجزيئات الصغيرة وظروف الزراعة، مما يزيد من إنتاجية مستعمرات hCiPS.
• السلامة والمتابعة طويلة الأمد. فحص الاستقرار الجينومي وغياب التحول الخبيث داخل الجسم الحي.
• التجارب السريرية. المرحلة الأولى والثانية لتقييم سلامة وتوافر منتجات hCiPS في علاج أمراض الدم الحادة واعتلالات عضلة القلب.

ويختتم الدكتور فينج بينج قائلاً: "إن إعادة التشغيل الكيميائي الكامل لشفرة جذع خلايا الدم يمثل اختراقًا حقيقيًا، ويفتح الباب أمام الطب الخلوي السهل الوصول إليه والآمن دون تدخلات فيروسية".

ويشير المؤلفون إلى عدة نقاط رئيسية:

• السلامة الخالية من الجينوم
  "يؤكد الدكتور فينج بينج، المؤلف الرئيسي للدراسة، أن غياب تكامل الجينات الخارجية في جينوم خلية hCiPS يقلل من خطر التحول السرطاني والرفض المناعي مقارنة بالطرق الفيروسية".

• إمكانية توحيد معايير البروتوكول
  وتضيف البروفيسورة ماريا ليبيديفا، المؤلفة المشاركة في الدراسة: "إن النهج الكيميائي يسهل عملية قياس وتوحيد معايير إنتاج الخلايا الجذعية في ظل ظروف ممارسات التصنيع الجيدة - إذ يكفي تحضير محلول من ستة جزيئات صغيرة واتباع توقيت صارم".

• التوقعات السريرية
  "نخطط لتقييم خلايا hCiPS في نماذج سرطان الدم والسكري لمعرفة مدى سرعة إعادة تكوين خلايا الدم وخلايا بيتا دون المخاطر المرتبطة بالناقلات الفيروسية"، كما يقول الدكتور جوناثان سميث.

• الاستقرار طويل الأمد
  "تشير البيانات الأولية إلى أن hCiPS يحتفظ بالاستقرار الجينومي والوراثي بعد 20 إلى 30 عملية، وهو أمر مهم للتطبيقات العلاجية اللاحقة"، كما يشير الدكتور أيكو ياماموتو.

تسلط هذه التعليقات الضوء على أن إعادة استخدام خلايا الدم كيميائياً وتحويلها إلى خلايا جذعية متعددة القدرات يجمع بين السلامة والقدرة على التوحيد والإمكانات السريرية للطب التجديدي الشخصي.