يوفر الأطلس الجزيئي الحيوي لنخاع العظم رؤية فريدة لعملية تكون الدم

ابتكر باحثون في مستشفى الأطفال في فيلادلفيا (CHOP) وكلية بيرلمان للطب بجامعة بنسلفانيا أطلسًا جديدًا وقويًا لنخاع العظم، سيوفر للجمهور جواز سفر بصريًا هو الأول من نوعه لتحليل طيف عمليات تكون الدم السليمة والمريضة. نُشرت النتائج في مجلة Cell.

قال الدكتور كاي تان، الباحث الرئيسي في الدراسة والأستاذ في قسم طب الأطفال والباحث في مركز أبحاث سرطان الأطفال في مستشفى فيلادلفيا للأطفال: "للمرة الأولى، سيكون لدينا إطار عمل شامل لرصد التعبير الجيني الكامل والتنظيم المكاني لخلايا نخاع العظم ". وأضاف: "مع أن بحثنا أساسي، إلا أننا نتوقع أن يُستخدم الأطلس لتطوير اختبارات تشخيصية جديدة، وتحديد أهداف جديدة لعلاج CAR-T وغيره من الأساليب العلاجية، واكتشاف المؤشرات الحيوية المكانية للمرض".

بينما قاد مستشفى فيلادلفيا للأطفال (CHOP) وجامعة بنسلفانيا هذه المبادرة، يُعدّ البحث أيضًا جزءًا من مشروع أكبر يُسمى برنامج الأطلس الحيوي الجزيئي البشري (HuBMAP). يتألف اتحاد HuBMAP من 42 مجموعة بحثية مختلفة من جامعات في 14 ولاية وأربع دول. يتعاون الباحثون لتطوير الجيل القادم من تقنيات التحليل الجزيئي والأدوات الحاسوبية التي ستُنشئ خرائط وأطالس أساسية للأنسجة لوظائف الخلايا وعلاقاتها في جسم الإنسان.

قال الدكتور شويك بانديوبادياي، المؤلف الرئيسي للدراسة والطبيب المتدرب في مختبر تان: "لا يُمكن إجراء بحث بهذا الحجم إلا من خلال جهد جماعي هائل". وأضاف: "من خلال التعاون مع العديد من المؤسسات ومجموعات البحث، تمكنا من اكتساب رؤى أساسية حول المكونات المجهرية لجسم الإنسان".

لطالما افترض العلماء أنه على الرغم من أن معظم نخاع العظم يتكون من خلايا الدم، إلا أن نسبة صغيرة من الخلايا غير الدموية قد تلعب دورًا مهمًا في أمراض نخاع العظم لدى الأطفال والبالغين، مثل سرطان الدم، واضطرابات التكاثر النقوي، ومتلازمات فشل نخاع العظم. ومع ذلك، وحتى هذه الدراسة، كانت هذه الدراسات تُعيقها تحديات تقنية مرتبطة بندرة هذه الخلايا وهشاشتها.

هذه الورقة البحثية هي الأولى التي تتغلب على هذه القيود وتُجري تحليلًا شاملًا لنخاع العظم البشري البالغ باستخدام تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية. تتيح هذه التقنية التقاط ملفات جينية كاملة لعشرات الآلاف من الخلايا الفردية، كاشفةً عن التركيب الكامل لأنواع الخلايا التي تُكوّن العضو.

المصدر: Cell (2024). DOI: 10.1016/j.cell.2024.04.013

في الدراسة، ركز العلماء على نخاع العظم، الذي يُنظّم عملياتٍ مهمة في نمو خلايا الدم والمناعة. وحددوا ما لا يقل عن تسعة أنواع فرعية من الخلايا غير المُكوِّنة للدم، بما في ذلك الخلايا السدوية، وخلايا العظام، والخلايا البطانية (الدموية)، ثلاثة منها على الأقل لم تُوصف سابقًا، والتي تُنتج عوامل دعم مهمة. وأنشأ الباحثون موسوعةً لهذه الخلايا النادرة غير المُكوِّنة للدم، والتي تُنتج عوامل يُعتقد أنها مهمة لتكوين الدم البشري، مما سيساعد على فهمٍ أفضل للتواصل الخلوي الذي يجب التركيز عليه في الدراسات المستقبلية.

تُسلّط نتائجهم الضوء على الدور المتزايد الأهمية للتكنولوجيا في أبحاث الجزيئات الحيوية اليوم. أنشأ الباحثون أطلسًا مكانيًا لنخاع العظم، يضم حوالي 800,000 خلية، باستخدام تقنية جديدة متطورة تُسمى CODEX، إلى جانب التعلم الآلي. مكّنهم هذا النهج، إلى جانب الشرح اليدوي الدقيق لآلاف الخلايا والهياكل، من تحديد أن نخاع العظم السليم يتميز بتنظيم مكاني متميز للغاية، وأن الخلايا الدهنية أقرب إلى الخلايا المكونة للدم مما كان يُعتقد سابقًا.

قال تان: "لقد بدأنا للتو في فهم الإمكانيات المتاحة. ويمكن للدراسات المستقبلية أن تبني على عملنا، مما يُسرّع أبحاث نخاع العظم، على أمل أن تُؤدي هذه المسارات الرقمية يومًا ما إلى إنجازات طبية في علاج سرطان الدم الحاد وأمراض نخاع العظم الأخرى".

ويتفق مع هذا الرأي الدكتور لينج تشينغ، وهو مؤلف رئيسي آخر للدراسة وأستاذ جراحة العظام في كلية بيرلمان للطب، ويعتقد أن الدراسة سوف تسفر عن نتائج طويلة الأمد.

عند تطبيق هذه التقنيات على عينات من مرضى سرطان الدم، تكشف عن توسع الخلايا الميزانشيمية، وهي نوع نادر من الخلايا غير الدموية، في موقع الخلايا السرطانية في نخاع العظم، كما قال تشينغ. وأضاف: "هذا يُشير إلى اتجاه جديد محتمل لعلاج هذا المرض في المستقبل".