$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
في الكائنات متعددة الخلايا ، تتواصل الخلايا من خلال إشارات paracrine و juxtacrine عن طريق تبادل الرسائل مع بيئتها الدقيقة ، وبالتالي التأثير على سلوك بعضها البعض. يمكن أن يحدث هذا الاتصال إما بشكل مباشر ، من خلال حفر الأنابيب النانوية النفقية وتقاطعات الفجوة ، أو بشكل غير مباشر من خلال إفراز جزيئات كيميائية قابلة للذوبان مثل السيتوكينات وعوامل النمو والكيموكينات في المصفوفة خارج الخلية. تلعب آليات الإشارات هذه أدوارا أساسية في تنظيم العمليات الفسيولوجية المختلفة ، بما في ذلك نمو الأنسجة واستجابات الخلايا المناعية ، كما أنها متورطة في التسبب في العديد من الأمراض ، مثل السرطان وفيروس نقص المناعة البشرية وارتفاع ضغط الدم ومرض الزهايمر1.
في الستينيات ، اكتشف ليونارد هايفليك أن الخلايا الليفية البشرية الطبيعية لديها قدرة محدودة على التكاثر في المختبر2. تسمى حالة تكاثر الخلايا المحدودة هذه التي تتطور بسبب تقصير التيلوميراز الشيخوخة التكاثرية. كشفت الدراسات اللاحقة أن أشكالا مختلفة من الإجهاد الخلوي يمكن أن تؤدي أيضا إلى الشيخوخة الخلوية. لقد تقرر أن علاجات السرطان الشائعة مثل العلاج الكيميائي والعلاج الإشعاعي تحفز أيضا الشيخوخة الخلوية في كل من الخلايا السرطانية والخلايا اللحمية ، والتي تسمى الشيخوخة الناجمة عن العلاج3،4. الشيخوخة الخلوية والشيخوخة هي عمليات ذات صلة هرمية; أنها تمثل عمليات بيولوجية متميزة. يساهم تراكم الخلايا الشائخة في الكائن الحي في الشيخوخة عن طريق تعزيز الالتهاب وضعف الأنسجة وتطور الأمراض المرتبطة بالعمر. ومع ذلك ، فإن الشيخوخة تشمل نطاقا أوسع بكثير من الأحداث والآليات الجهازية مقارنة بالشيخوخة5.
تتميز الخلايا الشائخة بكون السيتوبلازم الموسع أكبر بكثير ولها مورفولوجيا مسطحة مقارنة بالخلايا الطبيعية6. زادت هذه الخلايا الشائخة من النشاط الليزوزومي وهي إيجابية لنشاط β-galactosidase المرتبط بالشيخوخة (SA-β-gal) ، وهو إنزيم ليزوزومي يظل نشطا حتى عند درجة الحموضة الحمضية 6.0. تلطيخ SA-β-gal هو المؤشر الحيوي الأكثر استخداما للكشف عن الخلايا الشائخة7. يلاحظ التضخم والتشكل غير المنتظم للنوى بشكل شائع في الخلايا التي تمر بالشيخوخة. بالإضافة إلى ذلك ، تتميز هذه الخلايا بإعادة ترتيب الكروماتين الفريدة التي تسمى البؤر غير المتجانسة المرتبطة بالشيخوخة (SAHF) التي تتوسط توقف دورة الخلية التي لا رجعة فيها8،9.
على الرغم من أن الخلايا السرطانية الشائخة فقدت قدرتها على التكاثر في النهاية ، إلا أنها ظلت قابلة للحياة ونشطة من الناحية الأيضية. من المعروف أن الخلايا الشائخة تفرز أيضا عوامل مختلفة لتنظيم البيئة المكروية للورم خارج الخلية ، والتي تسمى النمط الظاهري الإفرازي المرتبط بالشيخوخة (SASP) 10،11. تشمل عوامل SASP عوامل الإشارات القابلة للذوبان (الإنترلوكينات ، والكيموكينات ، وعوامل النمو) ، والبروتياز المفرز ، والبروتينات غير القابلة للذوبان / مكونات المصفوفة خارج الخلية (ECM). بشكل جماعي ، تمارس هذه العوامل تأثيرات ضارة على الباراكرين ، بما في ذلك تعزيز تكاثر الخلايا السرطانية ، والهجرة ، والغزو ، وتحريض الانتقال من الظهارة إلى اللحمة المتوسطة (EMT) 4،12. بالإضافة إلى ذلك ، تعزى الآثار الضارة الناجمة عن العلاج الكيميائي جزئيا إلى تراكم الخلايا الشائخة13. لذلك ، أصبح التحقيق في التفاعل بين الخلايا الشائخة وغير الشائخة مجالا مهما للبحث في سياق علاج السرطان. يعتبر تحليل عوامل SASP ، وخاصة تركيباتها وتأثيراتها على البيئة المكروية للسرطان ، استراتيجية واعدة لتحديد الجزيئات المستهدفة الجديدة لعلاج السرطان واكتشاف أدوية جديدة لهذه الجزيئات.
لطالما استخدمت تقنيات الزراعة المشتركة في المختبر لدراسة فهم التفاعلات بين الخلية14. في هذه المقالة المنهجية ، كان الهدف هو تقييم النشاط التكاثري المحتمل للعوامل التي تفرز من الخلايا الشائخة على الخلايا السرطانية غير الشائخة باستخدام ثلاث طرق مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، تمت مقارنة النتائج التي تم الحصول عليها من الطرق الثلاث المختلفة ، وتم تقييم مزايا وعيوب كل نهج بشكل نقدي.
أولا ، تم إنشاء نموذج ثقافة مشتركة بين خلايا HeLa الشائخة وخلايا HeLa غير الشائخة لمراقبة التغييرات المحتملة في تكاثر الخلايا السرطانية في الوقت الفعلي باستخدام نظام تحليل الخلايا في الوقت الفعلي12. يتكون هذا النظام من لوحين لتقييم تفاعلات الخلية والخلايا. يحتوي عرض اللوحة الإلكترونية ، الذي يشكل الطبقة السفلية ، على سطح يتم فيه زرع الخلايا المستهدفة ، مع وضع أقطاب كهربائية دقيقة في الجزء السفلي من اللوحة. يتم التعبير عن المقاومة الكهربائية الناتجة عن التصاق الخلايا المستهدفة بهذا السطح بواسطة المعلمة القابلة للقياس مؤشر الخلية (CI). تتناسب قيمة CI مع عدد الخلايا ودرجة الالتصاق بالسطح15. بالإضافة إلى ذلك ، يسمح عرض اللوحة الإلكترونية بالفحص المورفولوجي للخلايا تحت مجهر تباين الطور. إدراج اللوحة الإلكترونية ، الذي يشكل الطبقة العليا ، هو المنطقة التي يتم فيها زرع الخلايا المستجيبة. الجزء السفلي من هذه اللوحة مغطى بغشاء شبه منفذ بحجم 0.4 ميكرومتر. يمكن أن تمر العوامل التي تفرز من الخلايا المستجيبة عبر الغشاء وتؤثر على الخلايا المستهدفة في عرض اللوحة الإلكترونية. إذا كان هذا التفاعل يحفز تكاثر الخلايا ، فقد لوحظ ذلك كزيادة في قيمة CI. وبالتالي ، يمكن تقييم التفاعلات بين الخلايا كميا.
في الطريقة الثانية ، تم تركيز الوسائط المكيفة التي تم جمعها من خلايا HeLa الشائخة وإضافتها إلى خلايا HeLa غير الشائخة. تمت مراقبة التأثير التكاثري المحتمل على هذه الخلايا باستخدام نظام تحليل الخلايا في الوقت الفعلي.
في الطريقة الثالثة ، تم التخطيط للاستزراع المشترك لخلايا HeLa الشائخة وخلايا GFP-HeLa غير الشائخة مباشرة في 2D ومراقبة التغيرات التكاثرية المحتملة في الخلايا السرطانية في الوقت الفعلي تحت المجهر.
الهدف من هذه التجربة هو إعداد ثلاثة نماذج لدراسة التفاعل بين خلايا HeLa الشائخة وخلايا HeLa غير الشائخة ومراقبة التغيرات المحتملة في تكاثر الخلايا السرطانية في الوقت الفعلي. وبالتالي ، يمكن التحقيق بسهولة في تأثير عوامل SASP التي تفرزها الخلايا السرطانية الشائخة على الخلايا السرطانية الأخرى. وبناء على ذلك، تم تقييم مزايا وقيود النهج الثلاثة تقييما منهجيا.