صمم باحثون في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو UCSF جزيئات تعمل مثل "الغراء الخلوي"، مما يسمح لهم بالتوجيه بدقة في كيفية ارتباط الخلايا ببعضها البعض. يمثل الاكتشاف المبتكر خطوة رئيسية نحو بناء الأنسجة والأعضاء، وهو هدف طالما سعى إليه الطب التجديدي، بحسب ما نشره موقع Neuroscience News.
بشكل طبيعي في الجسم
ففي الجسم، توجد الجزيئات اللاصقة بشكل طبيعي، وتمسك بعشرات التريليونات من الخلايا معًا في أنماط منظمة للغاية. تشكل الجزئيات اللاصقة الهياكل وتساعد في إنشاء الدوائر العصبية وتوجيه الخلايا المناعية إلى أهدافها. كما يسهل الالتصاق بين الخلايا للحفاظ على عمل الجسم ككل منظم ذاتيًا.
في الدراسة الجديدة، التي نشرت نتائجها دورية Nature، صمم الباحثون خلايا تحتوي على جزيئات التصاق مخصصة مرتبطة بخلايا شريكة محددة بطرق يمكن التنبؤ بها لتشكيل مجموعات معقدة متعددة الخلايا.
بناء أنسجة وأعضاء
وقال كبير الباحثين بروفيسور ويندل ليم، أستاذ علم الصيدلة الجزيئية ومدير معهد تصميم الخلايا في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو، إن الاكتشاف الجديد "يفتح الباب أمام بناء هياكل جديدة مثل الأنسجة والأعضاء".
هذا وتبدأ أنسجة وأعضاء الجسم في التكون في الرحم وتستمر في النمو خلال الطفولة وبحلول مرحلة البلوغ، يختفي العديد من التعليمات الجزيئية التي توجه هذه العمليات التوليدية، ولا يمكن لبعض الأنسجة، مثل الأعصاب، الشفاء من الإصابة أو المرض.
من جانبه، يأمل بروفيسور ليم في التغلب على تلك العقبة عن طريق هندسة الخلايا البالغة لعمل اتصالات جديدة. لكن القيام بتلك الخطوة يتطلب قدرة على هندسة كيفية تفاعل الخلايا مع بعضها البعض بدقة.
وقال بروفيسور آدم ستيفنز، باحث في معهد تصميم الخلايا في جامعة كاليفورنيا، والذي شارك في الدراسة، "نحن نبتكر طرقًا للتحكم في هذا التنظيم للخلايا، وهو أمر أساسي للقدرة على تصنيع الأنسجة بالخصائص التي نريدها لها".
طيف من الخلايا المتنوعة
إن الكثير مما يجعل نسيجا معينا متميزا هو مدى إحكام ترابط خلاياه معًا. ففي عضو مثل الرئة أو الكبد، يتم ربط العديد من الخلايا بإحكام شديد.
ولكن في الجهاز المناعي، تُمكّن الروابط الأضعف الخلايا من التدفق عبر الأوعية الدموية أو الزحف بين خلايا الجلد أو أنسجة الأعضاء المرتبطة بإحكام للوصول إلى العامل الممرض أو الجرح.
ولتوجيه جودة الترابط الخلوي، صمم الباحثون جزيئات الالتصاق في جزأين. يعمل جزء واحد من الجزيء كمستقبل على السطح الخارجي للخلية ويحدد الخلايا الأخرى التي سيتفاعل معها. أما الجزء الثاني، داخل الخلية، فإنه يضبط قوة الرابطة التي تتشكل. يمكن خلط الجزأين ومطابقتهما بطريقة معيارية، مما يؤدي إلى إنشاء مجموعة من الخلايا المخصصة التي ترتبط بطرق مختلفة عبر طيف أنواع الخلايا.
الكود الأساسي للتجمع الخلوي
بدوره، أضاف بروفيسور ستيفنز أن هذه الاكتشافات لها تطبيقات أخرى أيضًا. على سبيل المثال، يمكن للباحثين تصميم أنسجة لنمذجة حالات المرض، لتسهيل دراستها في الأنسجة البشرية.
كان الالتصاق الخلوي تطورًا رئيسيًا في تطور الحيوانات والكائنات الأخرى متعددة الخلايا، ومن المُحتمل أن جزيئات الالتصاق المخصصة ستوفر فهمًا أعمق لكيفية بدء المسار من الكائنات الفردية إلى الكائنات متعددة الخلايا.
إنجاز مثير للدهشة
وأوضح بروفيسور ستيفنز أنه "من المثير للغاية أنه بات هناك حاليًا مزيد من الفهم حول كيفية بدء التطور في بناء الأجسام"، شارحًا أن الإنجاز العلمي الجديد يكشف عن رمز التصاق جزيئي مرن يحدد الخلايا التي ستتفاعل وبأي طريقة. وبالتالي، أصبح من الممكن تسخير هذا الرمز لتوجيه كيفية تجمع الخلايا في الأنسجة والأعضاء. ويمكن أن تكون هذه التقنيات تحويلية حقًا".
