تمكن العلماء من استعادة خلايا جلد امرأة تبلغ من العمر 53 عامًا إلى ما يعادل خلايا بشرة تبلغ من العمر 23 عامًا.
كثيرًا ما نسمع أنه لا يوجد “سر” للشيخوخة، ولكن ماذا لو كان هناك عِلم؟
ففي بحث جديد رائد، تمكن العلماء في معهد بابراهام في كامبريدج من استعادة خلايا جلد امرأة تبلغ من العمر 53 عامًا لتتناسب مع شكل الخلايا التي كانت أصغر من 30 عامًا، باستخدام تقنية IPS (الجذعية المستحثة متعددة القدرات)، والتي تتضمن إضافة مواد كيميائية إلى الخلايا البالغة لمدة 50 يومًا، ووجد الباحثون أن الخلايا لم تتحول إلى خلايا جذعية جنينية، ولكنها تجددت إلى خلايا الجلد التي تبدو وتتصرف كما لو أنها جاءت من 23 عامًا.
وسمحت هذه التقنية للباحثين بإعادة عقارب الساعة البيولوجية للخلايا بحوالي 30 عامًا وفقًا للمقاييس الجزيئية، وهي فترة أطول بكثير من طرق إعادة البرمجة المستخدمة سابقًا، حيث أظهرت الخلايا التي تم تجديدها جزئيًا علامات على التصرف مثل الخلايا الشابة في التجارب التي تُحاكي جرحًا جلديًا.
هذا البحث، على الرغم من أنه في مراحله المبكرة، يمكن أن يكون له في نهاية المطاف آثار على الطب التجديدي، خاصة إذا كان من الممكن تكراره في أنواع خلايا أخرى.
ماهو الطب التجديدي؟
مع تقدمنا في العمر، تنخفض قدرة خلايانا على العمل وتتراكم علامات الشيخوخة، ويهدف علم الطب التجديدي إلى إصلاح أو استبدال الخلايا، بما في ذلك الخلايا القديمة، ومن أهم الأدوات في علم الطب التجديدي قدرتنا على تكوين خلايا جذعية “مستحثة”، ومن الناحية النظرية، تتمتع هذه الخلايا الجذعية بالقدرة على أنْ تصبح أي نوع من الخلايا، لكن العلماء غير قادرين بعد على إعادة تهيئة الظروف بشكل موثوق لإعادة تمايز الخلايا الجذعية في جميع أنواع الخلايا.
إن العودة إلى الوراء بالوقت
والطريقة الجديدة، والقائمة على التقنية الحائزة على جائزة نوبل التي يستخدمها العلماء لصنع الخلايا الجذعية، تتغلب على مشكلة محو هوية الخلية تمامًا عن طريق وقف إعادة البرمجة جزئيًا خلال العملية، وسمح ذلك للباحثين بإيجاد التوازن الدقيق بين إعادة برمجة الخلايا، مما يجعلها أصغر سنًا من الناحية البيولوجية، مع الاستمرار في استعادة وظائفها الخلوية المتخصصة.
ففي عام 2007، كان شينيا ياماناكا أول عالم يحول الخلايا الطبيعية، التي لها وظيفة محددة، إلى خلايا جذعية تتمتع بقدرة خاصة على التطور إلى أي نوع من الخلايا، وتستغرق العملية الكاملة لإعادة برمجة الخلايا الجذعية حوالي 50 يومًا باستخدام أربعة جزيئات رئيسية تسمىٰ عوامل Yamanaka.
الطريقة الجديدة… المسماه “مرحلة النضج و إعادة البرمجة العابرة”، تعرض الخلايا لعوامل ياماناكا لمدة 13 يومًا فقط، وفي هذه المرحلة، تمت إزالة التغييرات المرتبطة بالعمر وفقدت الخلايا هويتها مؤقتًا، وأعطيت الخلايا المعاد برمجتها جزئيًا وقتًا لتنمو في ظل الظروف العادية؛ لمراقبة ما إذا كانت وظيفة خلايا الجلد المحددة قد عادت أم لا.
وأظهر تحليل الچينوم أن الخلايا قد استعادت علامات مميزة لخلايا الجلد (الخلايا الليفية)، وقد تم تأكيد ذلك من خلال مراقبة إنتاج الكولاچين في الخلايا المعاد برمجتها.
ليس العمر مجرد رقم لإثبات أن الخلايا قد تم تجديدها، لقد بحث العلماء عن التغييرات في السمات المميزة للشيخوخة، حيث أوضح الدكتور ديلجيت جيل، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر وولف ريك في المعهد الذي أجرى العمل كطالب دكتوراه:
“لقد تطور فهمنا للشيخوخة على المستوى الجزيئي خلال العقد الماضي، مما أدى إلى ظهور تقنيات تسمح للباحثين بقياس التغيرات البيولوچية المرتبطة بالعمر في الخلايا البشرية، وتمكنا من تطبيق هذا على تجربتنا لتحديد مدى إعادة برمجة طريقتنا الجديدة التي تم تحقيقها”.
ونظر الباحثون في مقاييس متعددة للعمر الخلوي عن طريق مقياسين:
• الساعة اللاچينية
حيث تشير العلامات الكيميائية الموجودة في جميع أنحاء الچينوم إلى العمر.
• الترنسكريبتوم
وهو كل القراءات الچينية التي تنتجها الخلية.
ومن خلال هذين المقياسين، تتطابق الخلايا التي أعيدت برمجتها مع ملف تعريف الخلايا التي كانت أصغر من 30 عامًا مقارنة بمجموعات البيانات المرجعية.
وتعتمد التطبيقات المحتملة لهذه التقنية على الخلايا التي لا تظهر أصغر سنًا فحسب، بل تعمل مثل الخلايا الفتية أيضًا، وتنتج الخلايا الليفية الكولاچين، وهو جزيء موجود في العظام وأوتار الجلد والأربطة، مما يساعد على توفير بنية للأنسجة وشفاء الجروح.
وأنتجت الخلايا الليفية المجددة المزيد من بروتينات الكولاچين مقارنة بالخلايا الضابطة التي لم تخضع لعملية إعادة البرمجة، وتنتقل الخلايا الليفية أيضًا إلى المناطق التي تحتاج إلى الإصلاح.
واختبر الباحثون الخلايا المجدَّدة جزئيًا عن طريق إنشاء قَطع اصطناعي في طبقة من الخلايا في طبق، ووجدوا أن الخلايا الليفية المعالجة انتقلت إلى الفجوة أسرع من الخلايا القديمة، وهذه علامة واعدة على أنه في يومٍ من الأيام يمكن استخدام هذا البحث في النهاية لإنشاء خلايا أفضل في التئام الجروح.
وفي المستقبل، قد يفتح هذا البحث أيضًا إمكانيات علاجية أخرى؛ حيث لاحظ الباحثون أن طريقتهم لها تأثير أيضًا على الچينات الأخرى المرتبطة بالأمراض، والأعراض المرتبطة بالعمر، حيث أظهر كل من چين APBA2 ، المرتبط بمرض الزهايمر، وچين MAF الذي يلعب دورًا في تطوير إعتام عدسة العين، تغيرات في مستويات النسخ الشبابي.
إنالآلية الكامنة وراء إعادة البرمجة المؤقتة الناجحة ليست مفهومة بالكامل بعد، وهي القطعة التالية من اللغز التي يجب استكشافها، ويتكهن الباحثون بأن مناطق الچينوم الرئيسية المشاركة في تشكيل هوية الخلية قد تُفلِت من عملية إعادة البرمجة.
واختتم ديلجيت قائلاً: “تمثل نتائجنا خطوة كبيرة إلى الأمام في فهمنا لإعادة برمجة الخلايا، فلقد أثبتنا أن الخلايا يمكن أنْ تتجدد دون أنْ تفقد وظيفتها وأن التجديد يسعى لاستعادة بعض الوظائف للخلايا القديمة، حقيقة أننا رأينا أيضًا انعكاسًا لمؤشرات الشيخوخة في الچينات المرتبطة بالأمراض تعد واعدة بشكل خاص لمستقبل هذا العمل”.
وقال البروفيسور وولف ريك، الذي قاد البحث: “هذا العمل له آثار مثيرة للغاية، وفي النهاية، قد نكون قادرين على تحديد الچينات التي تتجدد دون إعادة البرمجة، ونستهدف على وجه التحديد تلك الچينات لتقليل آثار الشيخوخة، وهذا النهج يبشر بالاكتشافات القيمة التي يمكن أن تفتح أفقًا علاجيًا مذهلاً”.
