الطبيعة: يكشف قسم الساعات التي تنظم تطور العمود الفقري البشري

منذ أكثر من 20 عامًا ، اكتشف مختبر عالم الأحياء التنموي أوليفييه بوركيي ساعة خلوية في أجنة الدجاج ، حيث يشجع كل "علامة" على مدار الساعة الخلوية على ما يسمى جسديًا) يتشكل هيكل ، وتتحول الجسدية الناتجة إلى فقرة.

في السنوات التالية ، استخدم بوركي وآخرون خلايا الفأر لإنشاء النماذج الأولى لما يسمى بساعة التقسيم هذه في أطباق المختبر ونفذوا تجارب أخرى لزيادة توضيح هذه الآليات لساعات مجزأة في العديد من الكائنات الحية.

على الرغم من أن هذه الجهود البحثية حسنت فهم التطور الطبيعي وغير الطبيعي للعمود الفقري ، حتى الآن لم يتمكن أحد من تأكيد ما إذا كانت هذه الساعة المقسمة موجودة في البشر.

في دراسة جديدة ، أبلغ بوركيه وفريقه البحثي أنه بعد عقود من العمل الشاق ، استخدموا الخلايا الجذعية المستمدة من الأنسجة البالغة في أطباق الثقافة المختبرية لبناء الدفعة الأولى من نموذج الساعات. هذا الإنجاز ليس فقط أول دليل على أن ساعة مجزأة تدق في جسم الإنسان ، ولكنها أيضًا زودت العلماء بأول نماذج في المختبر لدراسة نمو العمود الفقري البشري في وقت مبكر. تم نشر نتائج البحوث ذات الصلة على الإنترنت في مجلة Nature في 8 يناير 2020. وكان عنوان الورقة "التوصيف في المختبر لساعة التجزئة البشرية".

قالت بوركوي: "لا نعرف شيئًا تقريبًا عن تطور قسيم الجسم البشري الذي يتكون بين الأسبوع الثالث والأسبوع الرابع بعد الإخصاب. في هذا الوقت ، لا تعرف معظم النساء أنهن حاملات. يجب أن يكون نموذجنا حاليًا. كن نظامًا قويًا لدراسة القواعد الأساسية لساعات القسم ".

وقالت مارجاريت دياز كوادروس ، المؤلفة الأولى المشاركة في البحث وطالبة دراسات عليا في هذا المجال: "نموذجنا التجريبي المبتكر يسمح لنا الآن بمقارنة تطور الفئران والبشر جنبًا إلى جنب. أنا متحمس للكشف عن تفرد التنمية البشرية". مختبر بوركييه.

هذه النماذج من الخلايا الجذعية تفتح الباب لفهم الحالات التنموية في العمود الفقري ، مثل الجنف الخلقي ، والأمراض المرتبطة بالأنسجة الناشئة عن الأديم المتوسط المحيطي. تشمل هذه الأنسجة العضلات الهيكلية والدهون البنية في جميع أنحاء الجسم ، وكذلك العظام والجلد والجدران الداخلية للأوعية الدموية في الجذع والظهر.

يأمل بوركوي أن يتمكن العلماء من استخدام هذه النماذج الجديدة للخلايا الجذعية لإنشاء خلايا نسيجية متباينة للبحث والممارسة السريرية ، مثل خلايا العضلات الهيكلية لحثل الضمور العضلي والخلايا الشحمية البنية لمرض السكري من النوع 2.

على الرغم من أن العلماء قاموا بإعادة برمجة الخلايا البالغة إلى خلايا جذعية متعددة القدرات مستحثة (خلايا iPS) ثم حثهم على إنتاج أنسجة متعددة على طول مسارات تنموية محددة ، ثبت أن من الصعب التعامل مع الأنسجة العضلية الهيكلية. ومع ذلك ، اكتشف Pourquié وزملاؤه في النهاية أنه عندما يتم غمر خلايا الـ iPS التي تم الحصول عليها في وسط نمو قياسي ، فإن إضافة مركبين فقط يمكن أن يعزز تكوينهما للنسيج العضلي الهيكلي.

وقال بوركي: "يمكننا إنتاج الأنسجة التي تنشأ من الأديم المتوسط المحيطي بكفاءة تبلغ حوالي 90٪. هذه بداية جيدة للغاية".

كما استخدم فريق Pourquié الخلايا الجذعية الجنينية لبناء نموذج مماثل.

فوجئ فريق Pourquié بأنه في أطباق الفئران وزراعة الخلايا البشرية ، بدأت ساعة المقطع هذه تدق ، وأن هذه الخلايا لا تحتاج إلى وضعها على سقالة ثلاثية الأبعاد أقرب إلى جسم الإنسان أولاً.

"إنه لأمر مدهش أنه يعمل في نموذج ثنائي الأبعاد. إنه نموذج مثالي" ، قال بوركي.

وجد فريق Pourquié أن هذه الساعة المجزأة تدق كل 5 ساعات في الخلايا البشرية وكل 2.5 ساعة في خلايا الماوس. قالوا إن هذا الاختلاف في التردد يتماشى مع اختلاف الفأر ووقت حمل الإنسان.

أحد مشاريع Pourquie التالية هو دراسة ما يتحكم في المعدل المتغير لهذه الساعة المقسمة ، والأكثر طموحًا هو ما ينظم وقت التطور الجنيني في أنواع مختلفة. وقال "هناك العديد من القضايا المثيرة للاهتمام التي يجب معالجتها".