ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.

قشري الخلايا العصبية : الانتقال من التقدم في مختبر لخلية القاعدة العلاجات

Cortical Neurogenesis: Transitioning from Advances in the Laboratory to Cell-Based Therapies

اسمي أرنولد كريكستاين. أنا مدير معهد طب التجديد هنا في جامعة كاليفورنيا بسان فرانسيسكو (UCSF)، وينصب اهتمامي في مجال البيولوجيا العصبية التنموية. وبشكل أدق، نحن مهتمون للغاية بالمراحل المبكرة من تطور القشرة المخية، وقد ركزنا في أبحاثنا على الخلايا الجذعية والعصبية السلفية ودراسة الطريقة التي تولد بها هذه الخلايا العصبونات، وكيف تهاجر تلك العصبونات وتبدأ في تكوين دوائر عصبية داخل الدماغ النامي، وخاصة في القشرة المخية.أعتقد أن ظهور تقنية التثقيب الكهربائي في الرحم (in utero Electroporation) كان من التقنيات التحويلية التي قدمها SDO وزملاؤه في سياق دراسة المراحل المبكرة من تطور الدماغ، وذلك لأنها تتيح إجراء تجارب اكتساب وفقدان الوظيفة لمجموعة متنوعة من الجينات. ويتم ذلك ببساطة نسبياً عن طريق إدخال تلك الجينات مباشرة في الخلايا الجذعية والعصبية السلفية التي تساهم في تكوين العصبونات خلال مراحل تطور القشرة الدماغية المبكرة. تتضمن هذه التقنية ببساطة حقن DNA على شكل بلازميد في البطينات الدماغية لحيوان في مرحلة جنينية، ثم تطبيق تيار كهربائي قصير يدفع تلك البلازميدات إلى الخلايا التي تبطن البطين، وهي الخلايا من النوع العصبي الظهاري الإشعاعي (radial glial neuro epithelial cells) التي تنتج لاحقاً العصبونات وفي النهاية الخلايا الدبقية.ويمكن أن يشمل ذلك استخدام جزيئات RNA المتداخلة القصيرة التي يمكنها تقليل أو تثبيط تعبير جينات معينة، أو يمكنك التعبير المفرط المباشر لمنتجات جينات محددة. وتنظر كلتا المجموعتين من هذه التجارب في تأثيرات تكاملية على الدماغ النامي. كما يمكن أن تشمل الجزيئات المستهدفة أي شيء تقريبًا مما يشارك في المراحل المبكرة من تطور الدماغ، أو حتى في مراحل لاحقة فيما يتعلق بمراحل تطور المشابك العصبية أو نضجها.لقد كان لظهور هذه التقنية تأثير كبير بالفعل على دراسات الدماغ النامي، ومن المتوقع أن يكون لها تأثير أكبر في المستقبل القريب. تبدأ الخلايا التي تبطن البطين والتي تشكل في النهاية جميع العصبونات والخلايا الدبقية في الدماغ كخلايا ظهارية عصبية. ولكن في الوقت الذي تبدأ فيه العصبونات بالتطور، تتحول هذه الخلايا أو تبدأ في التحول إلى نوع من الخلايا الدبقية يُعرف بالخلايا الدبقية الشعاعية.إنها تُكوّن اتصالات متخصصة مع الأوعية الدموية وتُوجه هجرة العصبونات الفتية. وفي ذلك الوقت تقريباً، تبدأ في القيام بمجموعة مثيرة للاهتمام من أنواع مختلفة من الانقسامات؛ حيث تقوم بنوع من الانقسام السلفي المتماثل عندما تنتج المزيد من النسخ من نفسها، أي أنها تنتج خليتين دبقيتين شعاعيتين في كل مرة تنقسم فيها.كما أنها تقوم أيضاً بانقسامات عصبية غير متماثلة، حيث تنقسم وتتجدد ذاتياً وتنتج مع كل دورة خلوية خلية ابنة تتحول إلى عصبون. ولكن تبين أيضاً أنها تقوم بنوع ثالث مثير للاهتمام من الانقسامات، حيث يكون الانقسام غير متماثل بمعنى أن الخلايا الابنة تكون مختلفة؛ فإحداهما تكون خلية دبقية شعاعية متجددة ذاتياً، بينما تتحول الأخرى إلى نوع مختلف من الخلايا السلفية.نطلق عليه اسم السلف الوسيط الذي يهاجر بعيداً عن البطين، ثم ينقسم عموماً في منطقة تكاثرية مختلفة تُعرف بالمنطقة تحت البطينية. وتُعد طريقة التثقيب الكهربائي في الرحم وسيلة ملائمة لإدخال هذه الحموض النووية الخاصة بـ knockdown أو overexpression إلى الخلايا الدبقية الشعاعية خلال المراحل التي تقوم فيها بهذه الأنواع المختلفة من الانقسامات. كما استخدمنا أيضاً فيروساً قهقرياً يعبر عن البروتين الفلوري الأخضر كعلامة للسلالة، وذلك عن طريق حقن هذا الفيروس القهقري الواسم في بطينات هذه الأعمار نفسها، ومن ثم يمكننا تتبع مصير تلك الخلايا المحددة فردياً أثناء انقسامها وتوليد مستنسخات من الخلايا الوليدة.ومن خلال التصوير بفاصل زمني الذي نجريه على المزارع الشريحية، يمكننا بعد ذلك تتبع المصائر النهائية لهذه الخلايا أثناء هجرتها إلى القشرة المخية. وبينما كان يُعتقد لفترة من الوقت أن المنطقة البطينية هي المصدر الرئيسي لتكون الخلايا العصبية في الدماغ النامي، إلا أن المنطقة تحت البطينية أصبحت، في الجنين على الأقل، تحظى بتقدير متزايد كمصدر لكميات كبيرة من تكون الخلايا العصبية. وما وجدناه هو أن السلائف المتوسطة في المنطقة تحت البطينية، والتي تنشأ هي نفسها من الخلايا الدبقية الشعاعية في المنطقة البطينية، تهاجر إلى هناك وتنقسم بطريقة متماثلة، إما لإنتاج المزيد من السلائف المتوسطة المتجددة ذاتياً أو في انقسام نهائي متماثل لإنتاج أزواج من الخلايا العصبية التي تهاجر بعد ذلك إلى القشرة المخية.لذا، تبين أن المنطقة تحت البطينية تعد منطقة مهمة ومثيرة للاهتمام للغاية في عملية تكوين الخلايا العصبية في الدماغ الجنيني أو النامي. بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه الخلايا السلفية المتوسطة، أثناء وجودها في تلك المنطقة تحت البطينية، تتحول إلى خلايا متعددة الأقطاب وتملك القدرة، على ما يبدو، على التحرك بشكل مماسي داخل تلك المنطقة. وقد يفسر ذلك تشتت المستنسخات الخلوية التي لوحظت في دراسات سابقة، على سبيل المثال، بواسطة Walsh و S Cepco منذ فترة في القشرة النامية، وذلك باستخدام الفيروسات القهقرية أيضاً لتحديد مصائر تلك الخلايا.حسنًا، على سبيل المثال، هناك عدد من الجينات المثيرة للاهتمام والتي يتبين أنها تشارك إما في تكوين الخلايا العصبية أو في الهجرة العصبية. لقد درسنا في مختبرنا بروتينات الفجوات التواصلية، وهي الروابط التي تشكل أساس تكوين قنوات الفجوات التواصلية المعروفة. ولكن من المثير للاهتمام أننا اكتشفنا أن الخلايا التي تهاجر على طول الخلايا الدبقية الشعاعية تستخدم هذه الفجوات التواصلية في الواقع ليس كقنوات للتواصل، بل كجزيئات التصاق تسمح ماديًا لتلك العصبونات والخلايا المهاجرة بالالتصاق بالألياف الشعاعية.وقد أُجريت تلك الدراسات فعلياً باستخدام siRNAs التي أدت إلى تثبيط تعبير وصلات محددة. على سبيل المثال، الوصلة 43، التي يتم التعبير عنها بشكل مرتفع جداً بواسطة radio ggl وأيضاً بواسطة الخلايا العصبية الوليدة والخلايا السلفية المتوسطة التابعة لها. إن العديد مما يسمى بالخلايا الجذعية البالغة المشتقة من الدماغ الجنيني هي في الواقع على الأرجح radio يمكن توسيعها في المزارع الخلوية عند معالجتها بعوامل النمو المناسبة مثل BFGF على سبيل المثال.ولكن بالإضافة إلى تلك الخلايا الدبقية الشعاعية، قد تكون الخلايا السلفية المتوسطة هدفاً مثيراً للاهتمام في أبحاث الخلايا الجذعية لأننا نعتقد أنها تنتج بالفعل عصبونات من نوع خلوي محدود للغاية. لذا، إذا تضمنت الاستراتيجية، على سبيل المثال، إنشاء أعداد كبيرة من نوع خلوي عصبوني محدد للغاية، فإن القدرة على تحديد وعزل الخلايا السلفية المتوسطة المسؤولة عن توليد ذلك النوع الخلوي المعين ستكون على الأرجح نهجاً أفضل بكثير من، على سبيل المثال، إنشاء أعداد موسعة من الخلايا الدبقية الشعاعية، والتي قد تنتج مجموعة متنوعة كاملة من أنواع الخلايا المختلفة. وفي الواقع، في الدراسات التي أجريت في المختبر (in vitro)، عند توسيع خطوط الخلايا الجذعية الجنينية ثم توليد عصبونات فردية من مصادر الخلايا الجذعية الجنينية تلك، يبدو أن معظم تلك الخطوط تمر بما قد يكون مرحلة طلائية أو مرحلة شبيهة بالخلايا الدبقية الشعاعية إلزامية قبل توليد العصبونات فعلياً.على سبيل المثال، فإن البروتوكولات التي استخدمها Austin Smith لتوليد العصبونات أو الخلايا الجذعية العصبية تشبه إلى حد كبير الخلايا الدبقية الشعاعية (radial glia)؛ حيث تخضع هذه الخلايا لعملية هجرة نووية حركية، وتعبر عن عوامل نسخ ومؤشرات الخلايا الدبقية الشعاعية، كما تولد عصبونات وخلايا نجمية بنفس الطريقة التي تقوم بها الخلايا الدبقية الشعاعية تقريباً.وبالمثل، قام لورين سير وآخرون باستخدام خلايا جذعية جنينية بشرية ووجدوا أنها تشكل ورديات، حيث تتجمع ذاتيًا في هيكل من النوع الظهاري العصبي في المختبر (in vitro) قبل توليد الخلايا العصبية فعليًا. ومرة أخرى، تتكون تلك الورديات من خلايا تشبه إلى حد كبير الخلايا الدبقية الشعاعية (radial glia). لذا، أعتقد أن فكرة كون هذه الخلايا الدبقية الشعاعية نوعًا من الخلايا الجذعية العصبية مدعومة بهذا النوع من الأدلة المختبرية (in vitro).لذلك، وقبل بدء عملية تكوين الخلايا العصبية، يكون هناك بالفعل نمط إقليمي يحدث عبر المنطقة البطينية في جميع البطينات، وفي الواقع على طول النخاع الشوكي. ومن المرجح أن جينات التنميط هذه، التي يتم التعبير عنها في مناطق معينة، تقيد بالفعل مصائر الخلايا الوليدة التي يتم إنتاجها هناك. فعلى سبيل المثال، إذا كنت ترغب في توليد خلايا pyramid cells استثارية، فإن الخلايا الدبقية الشعاعية القشرية الظهرية تنتج هذا النوع من الخلايا، أما إذا كنت ترغب في إنتاج عصبونات بينية، فقد تضطر إلى استخدام الخلايا الموجودة في البروز العقدي لأنها هي التي تنتج تلك العصبونات البينية أو الخلايا الدبقية قليلة التغصن، وهكذا.وبناءً على ذلك، إذا كانت استراتيجيتك في أبحاث الخلايا الجذعية، من حيث علاج مرض ما، تتضمن تخليق أعداد كبيرة من الخلايا من نوع معين من العصبونات البينية أو نوع معين من خلايا الإسقاط الاستثارية، فإن الدراسات التطورية التي بدأت في الكشف عن الاختلافات بين تكوين العصبونات في هذه المناطق الدماغية المختلفة والمتميزة، ستوفر على الأرجح أدلة يمكن استخدامها في نهاية المطاف لتصميم استراتيجيات تهدف إلى زيادة تكاثر العصبونات من نوع خلوي معين، وذلك لاستخدامها على سبيل المثال في علاجات الخلايا البديلة. إن مصطلحات التجديد أو الطب التجديدي تشير في الواقع إلى القدرة على تجديد الأعضاء، وأعتقد أن معظم الجمهور ينظرون إلى الخلايا الجذعية كوسيلة لاستبدال الخلايا والأنسجة المصابة.ولكن في الواقع، أعتقد أن العلاجات الأولى التي من المرجح أن تنبثق عن أبحاث الخلايا الجذعية ستتضمن استخدام الخلايا الجذعية بطرق أخرى، ربما تكون أكثر ابتكاراً. على سبيل المثال، استخدام أبحاث الخلايا الجذعية والمختبرات التي تسمح لك بفحص العقاقير من خلال طرق الإنتاجية العالية لنمذجة الأمراض باستخدام خلايا بشرية بدلاً من خلايا الفئران مثلاً في المختبر. أما فيما يتعلق بالعلاجات الخلوية، فأعتقد أنها ستُستخدم إلى حد كبير، بل وأعتقد أنها بدأت بالفعل في الاستخدام كمركبة توصيل؛ على سبيل المثال، من خلال الاستفادة من قدرة أنواع معينة من الخلايا الجذعية على الهجرة إلى مناطق الإصابة أو المرض لتوصيل حمولة، سواء كانت جيناً أو منتجاً جينياً أو إنزيماً مفقوداً وما إلى ذلك.أعتقد أن التطبيق الذي لا يتضمن دمج الخلايا في هياكل عضوية موجودة مسبقاً هو الهدف الأسهل تحقيقاً. وقد تعتمد بعض الأمثلة المبكرة للعلاجات الخلوية هذا النهج بدلاً من الاستبدال الخلوي الفعلي. حسناً، إن القيود الفيدرالية الحالية على استخدام أموال NIH لأي شيء باستثناء عدد قليل من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية قد أحدثت بالفعل تأثيراً مثبطاً على هذا المجال.لقد أدى ذلك إلى إبقاء بعض الباحثين الشباب خارج هذا المجال، ومنع آخرين من استكشاف الفائدة المحتملة لهذه الخلايا الجذعية الجنينية في المختبر. وكانت هناك محاولات لتحرير تلك القيود. وكما يعلم معظم المشاهدين على الأرجح، فقد استخدم الرئيس حق النقض ضد مشروع قانون واحد، وربما، عذراً، هو على وشك استخدام حق النقض ضد مشروع قانون آخر.نأمل أن تتغير هذه السياسات وأن يصبح من الممكن استخدام تمويل المعاهد الوطنية للصحة (NIH) لدراسة مجموعة كاملة من خطوط الخلايا الجذعية المطورة حديثاً، والتي يتميز الكثير منها على تلك الخطوط الأصلية التي تم إنشاؤها قبل عام 2001. ولكن حتى لو تم رفع الحظر على التمويل، فمن المحتمل ألا يؤدي ذلك على الفور، على الأقل، إلى زيادة في تمويل هذا النوع من الأبحاث. وبما أن مشروع القانون هذا، الذي تم اقتراحه في الكونغرس على سبيل المثال، ليس مشروع قانون تمويل أو تخصيص ميزانية، فسيكون له تأثير من حيث تسهيل الأمر على الباحثين أمثالنا لدمج العمل مع ما يسمى بالخطوط المعتمدة وغير المعتمدة في نفس الحيز البحثي، وفي نفس المختبر باستخدام نفس المعدات أو تقاسم بعض الموارد ذاتها.سيكون كل ذلك تحسيناً كبيراً، ولكن من غير المرجح أن يؤدي إلى تدفق كبير من الدعم الفعلي المتمثل في أموال الأبحاث لهذا النوع من الأنشطة. ولأجل ذلك، أعتقد أننا سنظل بحاجة إلى الاعتماد على المصادر الخاصة، بما في ذلك تمويل الولاية، والذي يعد هنا في كاليفورنيا ميزة كبيرة للباحثين في مجال الخلايا الجذعية. وبالإضافة إلى كاليفورنيا، تتبع ولايات أخرى مثل نيويورك وكونيتيكت وماساتشوستس نفس النهج، وستقوم قريباً بتمويل مبادرات الولايات الخاصة بها لأبحاث الخلايا الجذعية.وأعتقد أن ذلك سيكون محركاً هاماً لدفع الأبحاث في هذا المجال في المستقبل المنظور، بغض النظر عما إذا كانت سياسة NIH ستتغير قريباً أم لا.

قشري الخلايا العصبية : الانتقال من التقدم في مختبر لخلية القاعدة العلاجات

في هذه المقالة

الإفصاحات

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم