علماء يتمكنون من تخليق العضلات الهيكلية معمليا باستخدام الخلايا الجذعية
تمكنت مجموعة من العلماء بجامعة كاليفورنيا من وضع استراتيجية جديدة لعزل وتطوير وزرع خلايا العضلات الهيكلية التي تم إنشاؤها من الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات. وتمثل هذه النتائج خطوة رئيسية نحو تطوير علاج تعويضي عن طريق الخلايا الجذعية لأمراض العضلات بما في ذلك الحثل العضلي الدوشيني (Duchenne Muscular Dystrophy)، والتي تؤثر على ما يقرب من 1 من كل 5000 شخص في الولايات المتحدة. وهو المرض الوراثي القاتل الأكثر شيوعا في مرحلة الطفولة.
فعن طريق استلهام عملية النمو الطبيعية للعضلات الهيكلية، طور الباحثون طرق لإنماء خلايا العضلات في المختبر لخلق الألياف العضلية لاستعادة إنتاج الديستروفين، وهو البروتين المفقود في العضلات المصابة بالحثل العضلي الدوشيني .وقد نشرت الدراسة في مجلة ناتشر بيولوجي-Nature Cell Biology من قبل أبريل بايل، أستاذ في علم الأحياء الدقيقة، وعضوة في مركز إيلي و إديث للطب التجديدي وبحوث الخلايا الجذعية في جامعة كاليفورنيا.
وبدون الديستروفين، فإن العضلات تتحلل وتصبح أضعف تدريجيا، وتبدأ أعراض مرض دوشين عادة في مرحلة الطفولة المبكرة، حيث يفقد المرضى تدريجيا القدرة على الحركة وعادة ما يموت المصاب نتيجة فشل عضلة القلب أو فشل الجهاز التنفسي قبل بلوغه سن الـــ 20، ولا يوجد حاليا أي وسيلة لعكس أو علاج المرض.
ولسنوات، فقد حاول العلماء اتباع أساليب مختلفة لتوجيه الخلايا الجذعية متعددة القدرات نحو توليد الخلايا الجذعية للعضلات الهيكلية والتي يمكن أن تعمل بشكل مناسب في العضلات الحية لتجديد الألياف العضلية المنتجة للديستروفين. ومع ذلك، وجدت الدراسة التي قادتها بايل أن الأساليب الحالية غير فعالة؛ حيث أنها تنتج خلايا غير ناضجة وغير مناسبة لتعويض الخلل المصاحب لهذا المرض.
وقد وجد الباحثون من خلال تحليل عملية النمو البشري أن هناك بعض خلايا العضلات الهيكلية للجنين تتجدد بشكل غير عادي، وبعد مزيد من التحليل لهذه الخلايا العضلية الهيكلية تم اكتشاف اثنين من البروتينات الجديدة على سطح هذه الخلايا تسمى ERBB3 و NGFR، مما مكن الباحثين من عزل الخلايا العضلية بدقة من الأنسجة البشرية وفصلها عن أنواع الخلايا المختلفة التي تم إنشاؤها باستخدام الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات.
وعندما تمكن الباحثون من عزل الخلايا العضلية الهيكلية باستخدام بروتينات السطح التي تم تحديدها حديثا، استطاع فريق البحث زرع وتنمية تلك الخلايا في المختبر لخلق الألياف العضلية المنتجة للديستروفين. وقد كانت الخلايا الناتجة مماثلة تماما للخلايا العضلية الطبيعية ولكنها كانت أصغر وأضعف منها.
يقول مايكل هيكس، المؤلف الرئيسي للدراسة: "لقد فقدنا عنصرا رئيسيا آخر، فخلايا العضلات الهيكلية لم تنضج بشكل صحيح. لقد كنا بحاجة إلى عضلات أكبر وأقوى ولها القدرة على الانقباض".
ومرة أخرى، نظر الفريق إلى المراحل الطبيعية لعملية النمو البشري للحصول على إجابات. واكتشف هيكس أنه يجب تثبيط أحد مسارات التأشير في الخلية يسمى TGF Beta لتخليق الألياف العضلية التي تحتوي على البروتينات التي تساعد العضلات على الانقباض. وأخيرا، اختبر الفريق الطريقة الجديدة في نموذج من الفئران المصابة بمرض دوشين.
يقول هيكس: "هدفنا على المدى الطويل هو تطوير علاج شخصي بديل للخلايا باستخدام خلايا المريض الخاصة لعلاج المصابين بمرض دوشين". "لذلك، اتبعنا في هذه الدراسة نفس الخطوات، من البداية الى النهاية، التي نخطط لاتباعها عند تخليق هذه الخلايا في البشر".
أولا، تمت إعادة برمجة خلايا المرضى لتصبح خلايا جذعية متعددة القدرات، ثم قام الباحثون بإزالة الطفرة الوراثية التي تسبب مرض دوشين باستخدام تقنية كريسبر-Cas9. وعن طريق بروتينات السطح ERBB3 و NGFR، تم عزل خلايا العضلات الهيكلية ومن ثم حقنها في الفئران، وفي نفس الوقت تم حقنهم بمثبط المسار الخلوي TGF Beta.
تقول بايل: "كانت النتائج مطابقة تماما لما كنا نطمح إليه".
وسوف تركز المزيد من البحوث على تخليق الخلايا الجذعية للعضلات الهيكلية التي يمكنها أن تستجيب للإصابة المستمرة لتخليق مزيد من العضلات الجديدة على المدى الطويل باستخدام هذه الاستراتيجية الجديدة.
