إعادة الساعة الخلوية إلى الوراء: وداع للخلايا الجذعية الجنينية؟
إعادة الساعة الخلوية إلى الوراء: وداع للخلايا الجذعية الجنينية؟
فيديو: إعادة الساعة الخلوية إلى الوراء: وداع للخلايا الجذعية الجنينية؟
فيديو: الخلايا الجذعية الجنينية | I.D.Clinic 2023, شهر فبراير
Anonim

اكتشف شينيا ياماناكا كيفية إعادة الخلايا البالغة إلى حالة جنينية. قد تحل هذه الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات قريبًا محل أبناء عمومتها الجنينيين في وعد علاجي.

إعادة الساعة الخلوية إلى الوراء: وداع للخلايا الجذعية الجنينية؟
إعادة الساعة الخلوية إلى الوراء: وداع للخلايا الجذعية الجنينية؟

عندما يسجل المؤرخون حروب أبحاث الخلايا الجذعية ، فمن المرجح أن تصبح شينيا ياماناكا صانع سلام. ساعد العالم الياباني في إرسال الحقل إلى نهاية مفاجئة حول الجدل الأخلاقي المحيط بالخلايا الجذعية الجنينية ، والتي يتطلب إنشاؤها تدمير الأجنة. في العام الماضي ، قاد ياماناكا فريقًا من فريقين أظهروا أن خلايا الجلد البشرية الطبيعية يمكن إعادة برمجتها وراثيًا إلى ما يعادل الخلايا الجذعية. يبدو أن هذه الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (خلايا iPS) متطابقة بشكل أساسي مع الخلايا الجذعية الجنينية ولديها القدرة على أن تصبح أي خلية.

ياماناكا البالغ من العمر 46 عامًا شخصية نظيفة وشبه عسكرية. مكتبه الصغير في جناح متقدم في السن بمعهد العلوم الطبية الحدودية بجامعة كيوتو نظيف للغاية ، ولا يوجد ما يشير إلى إنجازاته في إنتاج خلايا iPS. قد تزين جائزة نوبل ذات يوم مساحة الرف الخاصة به. بينما كان ياماناكا ينظر حوله ، قال: "حوالي 10 أمتار تحتنا توجد غرفة لم أدخلها أبدًا. لا يُسمح لي بالدخول لأنني لا أملك إذنًا من الحكومة. يحتوي على الخلايا الجذعية الوحيدة المستمدة من الأجنة البشرية في البلاد ".

على الرغم من كونها متساهلة في الروح ، تفرض اليابان في الممارسة العملية قواعد صارمة على إنتاج واستخدام الخلايا الجذعية المشتقة من الأجنة البشرية (على عكس الولايات المتحدة). يمكن للباحثين قضاء ما يصل إلى عام في تقديم الأوراق قبل الوصول إليها.

كانت الثقافة العلمية اليابانية المقيدة بقواعد ، والتي غالبًا ما تكون خانقة ، هي التي جعلت ياماناكا رائدًا عرضيًا. كان في الأصل جراحًا للعظام في أوساكا ، وقرر في منتصف التسعينيات أن يقوم بعمل ما بعد الدكتوراه في إعادة البرمجة الجينية للجينات المرتبطة بالسرطان في الفئران في معهد جلادستون لأمراض القلب والأوعية الدموية في سان فرانسيسكو. هناك وجد وصولاً سهلاً إلى الخطوط الموجودة من الخلايا الجذعية الجنينية ، فضلاً عن بيئة ذات تمويل قوي وتبادلات بين كبار الباحثين في جميع أنحاء العالم. في المنزل ، رغم ذلك ، دخل في حالة من الفانك. يتذكر ياماناكا: "عندما عدت إلى اليابان ، فقدت كل تلك المحفزات. "لم يكن لدي سوى القليل من التمويل وعدد قليل من العلماء الجيدين من حولي ، واضطررت لرعاية ما يقرب من 1000 فأر بنفسي."

محاربة اليأس ، كان على وشك الإقلاع والعودة إلى الجراحة. لكن شيئين حفزاه على الاستمرار: دعوة لرئاسة مختبر صغير في معهد نارا للعلوم والتكنولوجيا وإنشاء الجيل الأول من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية ، والتي قام بها جيمس أ. طومسون من جامعة ويسكونسن ماديسون. (الذي قاد العام الماضي الفريق الآخر الذي أنتج خلايا جذعية مستحثة متعددة القدرات).

بعد إنجاز طومسون في عزل الخلايا الجذعية الجنينية ، بدأ العديد من الباحثين في محاولة التحكم في تمايز تلك الخلايا إلى أنواع خلايا معينة قد تحل محل الأنسجة المريضة أو التالفة ، وبالتالي إحداث ثورة في الرعاية السريرية. يروي ياماناكا: "كان ذلك تنافسيًا للغاية بالنسبة لمختبرنا الصغير ، لذلك اعتقدت أنني يجب أن أفعل العكس - بدلاً من تحويل الخلايا الجذعية الجنينية إلى شيء ما ، سأصنع خلايا جذعية جنينية من شيء آخر." من نجاح إيان ويلموت في استنساخ الحيوانات مثل النعجة دوللي ، قال: "لقد علمنا أنه حتى الخلايا المتمايزة تمامًا يمكن أن تعود إلى حالة شبيهة بالجنين. لكننا اعتقدنا أيضًا أنه سيكون مشروعًا طويلاً جدًا ، "مشروع قد يستغرق 20 أو 30 عامًا.

استغرق الأمر أقل من 10. أصبح ياماناكا متحمسًا للغاية لحل مشكلتين رئيسيتين تحيط بالخلايا الجذعية الجنينية. واحد كان مصدرهم. يتحدث عن زيارة مختبر الخصوبة الخاص بأحد الأصدقاء ومراقبة الأجنة المبكرة تحت المجهر. لقد حركه مشهد الحياة الهشة الوليدة ، رغم أنه أكد أنه لا يعارض استخدام الخلايا الجنينية "لإنقاذ المرضى". المشكلة الأخرى هي خطر الرفض المناعي إذا تم زرع الخلايا المشتقة من الجنين في الإنسان. لا تشكل الخلايا المتمايزة التي تم إنشاؤها من خلايا iPS للمريض مثل هذا الخطر.

في البداية ، بعد ذلك ، شرع ياماناكا في تحديد كيفية احتفاظ الخلايا الجنينية للفأر بقدراتها المتعددة ، والقدرة على التمايز إلى أي نوع من خلايا الجسم. لقد افترض أن بعض البروتينات ستكون واضحة في الخلايا الجنينية للفئران ولكن ليس في الخلايا المتمايزة. لقد اعتقد أيضًا أن إدخال الجينات لهذه البروتينات - على وجه التحديد ، عوامل النسخ ، التي تتحكم في نشاط الجينات الأخرى - إلى كروموسومات خلايا الجلد الطبيعية من شأنه أن يحولها إلى خلية جنينية.

بعد أربع سنوات من التجارب ، اكتشف 24 عاملاً ، عند إضافتها إلى الخلايا الليفية للفئران العادية وإخضاعها لإجراءات الزراعة الصحيحة ، يمكن أن تخلق خلايا متعددة القدرات متطابقة تقريبًا مع الخلايا الجذعية. استمر ياماناكا في فحص كل عامل ووجد أنه لا أحد يمكنه القيام بالمهمة بمفرده. وبدلاً من ذلك ، فإن توليفة من أربعة جينات معينة هي التي أدت الغرض. في عام 2006 نشر مقالًا بارزًا في Cell يحددهم: Oct3 / 4 و Sox2 و c-Myc و Klf4.

دفعت أخبار هذا الإنجاز المذهل العلماء في جميع أنحاء العالم لمحاولة إعادة إنتاجه باستخدام خلايا بشرية بدلاً من الفئران. في عام 2007 ، أفاد ياماناكا أن الانتصار مع عوامل النسخ الأربعة في نفس الوقت مع فريق طومسون. قال طومسون للصحافة في ذلك الوقت: "من السهل جدًا في الواقع تكرار ما فعلناه" ، وشبه الباحثون هذا الاختراق بتحويل الرصاص إلى ذهب.

دفع هذا الإنجاز العديد من الباحثين إلى تحويل جهودهم من الخلايا الجذعية الجنينية إلى النسخ المستحثة. لقد اشتق ياماناكا وآخرون الآن خلايا iPS من مجموعة متنوعة من الأنسجة ، بما في ذلك الكبد والمعدة والدماغ ، وحولوا الخلايا الجذعية المحفزة إلى جلد وعضلات وأمعاء وغضاريف ، بالإضافة إلى خلايا عصبية يمكنها إفراز الدوبامين وخلايا القلب. يمكن أن يضرب في المزامنة.

ومع ذلك ، فإن مشكلتين كبيرتين تتعلقان بالسلامة ، سوف تبقيان الخلايا الجذعية خارج العيادة لفترة من الوقت. أحدها أن عامل النسخ c-Myc هو جين سرطاني قوي ، والخلايا التي ينتجها فريق ياماناكا تميل إلى أن تصبح سرطانية. ويشرح قائلاً: "إن تصنيع الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات يشبه إلى حد بعيد صنع السرطان". من حيث المبدأ ، قد لا يكون c-Myc ضروريًا: في الفئران ، وجد Yamanaka ومجموعة بقيادة Rudolf Jaenisch في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة لتجنب استخدام c-Myc ، جزئيًا ، عن طريق تحسين ظروف الاستزراع. من بين 100 فأر تم زرعها بخلايا iPS تم إنشاؤها بدون c-Myc في مختبر Yamanaka ، لم يمت أي منها بعد 100 يوم ، مقارنة بستة من كل 100 فأرة ماتت بسبب الأورام عند استخدام c-Myc. *.

الخطر الآخر هو الناقل المستخدم لإيصال الجينات إلى الخلايا المستهدفة - وهي الفيروسات القهقرية. ينتج عن العملية خلايا جذعية مليئة بالفيروسات. علاوة على ذلك ، يمكن للفيروسات القهقرية إحداث طفرات في الخلايا تؤدي إلى الإصابة بالسرطان. قد يتغلب الباحثون قريبًا على هذه العقبة أيضًا. في سبتمبر / أيلول ، أعلن فريق من معهد هارفارد للخلايا الجذعية عن إنشاء خلايا iPS للفأر باستخدام ناقل الفيروس الغدي ، وهو أكثر أمانًا من الفيروسات القهقرية. في أكتوبر ، أعلن مختبر ياماناكا عن نجاحه في استخدام البلازميدات ، أو القطع الدائرية من الحمض النووي. تشمل بدائل الفيروسات القهقرية الأخرى البروتينات وجزيئات الدهون.

على الرغم من أن زيادة الاهتمام قد أدت إلى تطورات سريعة ومنافسة كبيرة بين المختبرات ، إلا أن ياماناكا وآخرون لا يعتقدون أن الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات يمكن أن تحل محل نظيراتها الجنينية حتى الآن. يقول كونراد هوشلينجر من مركز الطب التجديدي بمستشفى ماساتشوستس العام: "لا نعرف حتى الآن ما إذا كانت الخلايا الجذعية الجنينية والخلايا الجذعية المحفزة متكافئة حقًا". ويضيف أنه "في هذه المرحلة ، تعد خلايا iPS مصدرًا إضافيًا قويًا للخلايا متعددة القدرات. سيحدد الوقت ما إذا كانت الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات ستحل في مرحلة ما محل الخلايا الجذعية الجنينية. سيكون من السابق لأوانه اتخاذ مثل هذا القرار الآن ".

ولكن بينما يصر ياماناكا على أن عمل الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات لا يزال بعيدًا عن أن يكون جاهزًا للعيادة ، فإن ياماناكا يصرح بإمكانياتها الهائلة في حالات مثل مرض السكري وإصابة الحبل الشوكي ومرض باركنسون وحتى الصلع. يقول شينيتشي نيشيكاوا ، مدير مختبر بيولوجيا الخلايا الجذعية في مركز RIKEN الياباني لعلم الأحياء التنموي: "توفر هذه النتيجة الهائلة والمذهلة إطارًا واضحًا للطب التجديدي والعلاج بالخلايا".

على مدى السنوات الخمس المقبلة ، ستركز مجموعة ياماناكا المكونة من حوالي 20 باحثًا على كيف يمكن لخلايا iPS المساعدة في التنبؤ بالآثار الجانبية للدواء وتوضيح المشكلات في آليات علم السموم والمرض. على الرغم من كل الإثارة والاحتمالات والتنافس في أعقاب النتائج التي توصل إليها ، فإن الطبيب الذي كان يعمل لمرة واحدة يخفف من توقعاته بحذر شديد. يكرر ياماناكا "ما زلنا بحاجة إلى الكثير من الأبحاث الأساسية فيما يتعلق بسلامة الخلايا الجذعية المحفزة". "هذه ليست مسابقة دولية مثل الألعاب الأولمبية. يجب أن يكون التعاون الدولي. هذه بداية عملية طويلة ".

* الخطأ المنطقي (10/8/12): عدد الفئران المستخدمة غير صحيح كما تم نشره. يجب أن تقرأ الجملة: "من بين 26 فأرًا تم زرعها بخلايا iPS تم إنشاؤها بدون c-Myc في مختبر ياماناكا ، لم يمت أي منها بعد 100 يوم ، مقارنة بستة من أصل 37 فأر ماتوا بسبب الأورام عند استخدام c-Myc."

شعبية حسب الموضوع