تويت
متى تقرر الخلايا أن تنقسم؟ لمدة 40 عامًا، كانت إجابة الكتب المدرسية أن هذا القرار يحدث في الطور الأول من حياة الخلية، مباشرةً بعد انقسام الخلية الأم لتعطي الخلايا البنات.
لكن، وجد الباحثون في جامعة كولورادو بولدر أن الخلية الأم هي من تقرر إذا كانت خلاياها البنات ستنقسم، وذلك باستخدام تقنيات حديثة في التصوير. وقد سلط هذا الاكتشاف ضوءًا جديدًا على الدورة الخلوية للخلايا، ومن الممكن أن يؤثر على العلاجات الدوائية للسرطان.
قالت سابرينا سبينسر وهي من المؤلفين الرئيسيين للمقال وأستاذة مساعدة في قسم الكيمياء الحيوية:
«لقد وجدنا شيئا مختلفًا عما هو موجود في الكتب المدرسية».
تختار الخلايا أن تنقسم بالاعتماد على كمية العوامل المحرضة على الانقسام الخيطي، أو عوامل النمو التي تحتك بها في بيئتها المحيطة. فتوفر هذه العوامل يُفعّل إشارات التكاثر في الخلية، ما يؤدي إلى مضاعفة محتويات الخلية ثم شطرها إلى خليتين بنتين. وتعد هذه العمليات كلها جزءًا من الدورة الخلوية.
وأضافت سبينسر أنه يمكن للخلايا السرطانية أن تدخل الدورة الخلوية حتى عند غياب عوامل النمو، وهو سبب من أسباب القدرة التكاثرية الكبيرة لها، وعندها تصبح الدورة الخلوية غير منتظمة ويستمر النمو بشكل غير مضبوط.
يساعد الفهم الجيد لسبب وموعد اختيار الخلايا للتكاثر العلماء على تحديد التوقيت المناسب لإعطاء العلاج الدوائي للسرطان أو تمديده.
ووجد الباحثون في تجاربهم أنه بدلًا من أن تقرر الخلايا البنات بنفسها الانقسام أو أن تنقسم مباشرةً بعد انقسام الخلية الأم، فإنها ملتزمة بدورة خلوية أخرى. يدل ذلك -حسب ما قالته سبينسر- على أن القرار قد اتخذ في الدورة الخلوية السابقة وذلك لأن الخلايا البنات قد ولدت بالفعل في مسار محدد أو بآخر.
وأضافت سبينسر: «يدفعنا ذلك للتفكير أنه في الواقع قد تؤثر البيئة المحيطة في الدورة الخلوية للخلية الأم».
كان على تجارب الكتب المدرسية السابقة أن تزيل كل عوامل النمو في البداية لكي تتزامن مع الدورة الخلوية للخلايا، وهذا يربك سلوك الدورة الخلوية. لكن البحث الجديد هذا استخدم المجهر الضوئي ذا الفاصل الزمني، الذي يأخذ سلسلةً من صور الخلايا في أثناء قيامها بعملية ما، ثم يعرضها بسرعة أكبر للحصول على نظرة سريعة على هذه العملية، بالإضافة إلى تقنيات تتبع الخلايا، التي سمحت للعلماء بتصوير الخلايا حين تقوم بعمليات محددة في وقت معين.
قالت سبينسر: «يؤدي القيام بالتجربة بهذه الطريقة إلى نتائج مختلفة كثيرًا».
تتبع الباحثون آلاف الخلايا طوال 48 ساعةً مستخدمين تتبع الخلايا المحوسب، القادر على تتبع الخلية ذاتها عبر مئات الصور المتسلسلة.
وأضافت أنه منذ 10 سنوات مضت استطاع عدد قليل جدًا من المخابر تتبع الخلايا لمدة ساعتين فقط.
الإشارات والذاكرة
سؤالهم التالي كان: في أي طور من أطوار الدورة الخلوية تقرر خلية ما إذا كانت خلاياها البنات ستنقسم؟
للإجابة عن هذا السؤال، أزال الباحثون عوامل النمو التي تعطي الإشارة للخلية لتنقسم، واستبدلوها لعدة ساعات بأطوار مختلفة من الدورة الخلوية للخلية الأم.
وجدوا أنه كلما طالت مدة إزالة عوامل النمو عن الخلية الأم قل احتمال أن تنقسم الخلايا البنات. وإذا أزيلت عوامل النمو لأكثر من 9 ساعات، لم ينته الحال بالانقسام لأي من الخلايا البنات.
قال مينجوي مين المؤلف الأول للمقال وباحث ما بعد الدكتوراه في قسم الكيمياء الحيوية ومعهد بيوفونتيرز: «وجدنا أنه لا أهمية لوقت حجب هذا التأشير، فالخلايا قادرة على التنبه به».
وأضاف: «ولا تستطيع التنبه به فقط، بل تستطيع تذكر هذه المعلومات لعدة ساعات، خلال كامل الدورة الخلوية للخلية البنت».
وتبعًا لما وجد بهذه المقالة، إذا تنبّهت الخلايا بشكل مستمر لإشارات عوامل النمو بدلًا من تنبهها في الطور الأول فقط من الدورة الخلوية للخلية البنت، فقد تملك أدوية السرطان مجالًا أوسع مما اعتقد سابقًا لتعطي التأثيرات العلاجية.
ولكن كيف تتذكر الخلايا توافر عوامل النمو؟
يكمن المفتاح في بروتين يعرف باسم سايكلين دي.
تزداد كميات السايكلين دي في النصف الثاني من الدورة الخلوية للخلية الأم عادةً، لكن هذه الدراسة قد وجدت أنه عندما أزيلت عوامل النمو واستبدلت في التجربة، كانت كمية السايكلين دي في نهاية الدورة الخلوية للخلية الأم أقل.
ودون تلك الكمية من السايكلين دي، امتلكت الخلايا البنات كميةً أقل من العوامل التي تحتاجها لتكون قادرةً على الانقسام.
قالت سبينسر: «إن حقيقة قدرة الخلايا على تخزين ذاكرة أو الاحتفاظ بالتاريخ السابق لتوفر عوامل النمو هو اكتشاف جديد».
وأضافت: «الجمع بين تصميم المستشعر المتألق، والمجهر الضوئي ذي الفاصل الزمني طويل الأمد، وتتبع الخلايا هو في الحقيقة ميزتنا التي مكنتنا من الوصول إلى هذا الاكتشاف».
لكن، وجد الباحثون في جامعة كولورادو بولدر أن الخلية الأم هي من تقرر إذا كانت خلاياها البنات ستنقسم، وذلك باستخدام تقنيات حديثة في التصوير. وقد سلط هذا الاكتشاف ضوءًا جديدًا على الدورة الخلوية للخلايا، ومن الممكن أن يؤثر على العلاجات الدوائية للسرطان.
قالت سابرينا سبينسر وهي من المؤلفين الرئيسيين للمقال وأستاذة مساعدة في قسم الكيمياء الحيوية:
«لقد وجدنا شيئا مختلفًا عما هو موجود في الكتب المدرسية».
تختار الخلايا أن تنقسم بالاعتماد على كمية العوامل المحرضة على الانقسام الخيطي، أو عوامل النمو التي تحتك بها في بيئتها المحيطة. فتوفر هذه العوامل يُفعّل إشارات التكاثر في الخلية، ما يؤدي إلى مضاعفة محتويات الخلية ثم شطرها إلى خليتين بنتين. وتعد هذه العمليات كلها جزءًا من الدورة الخلوية.
وأضافت سبينسر أنه يمكن للخلايا السرطانية أن تدخل الدورة الخلوية حتى عند غياب عوامل النمو، وهو سبب من أسباب القدرة التكاثرية الكبيرة لها، وعندها تصبح الدورة الخلوية غير منتظمة ويستمر النمو بشكل غير مضبوط.
يساعد الفهم الجيد لسبب وموعد اختيار الخلايا للتكاثر العلماء على تحديد التوقيت المناسب لإعطاء العلاج الدوائي للسرطان أو تمديده.
ووجد الباحثون في تجاربهم أنه بدلًا من أن تقرر الخلايا البنات بنفسها الانقسام أو أن تنقسم مباشرةً بعد انقسام الخلية الأم، فإنها ملتزمة بدورة خلوية أخرى. يدل ذلك -حسب ما قالته سبينسر- على أن القرار قد اتخذ في الدورة الخلوية السابقة وذلك لأن الخلايا البنات قد ولدت بالفعل في مسار محدد أو بآخر.
وأضافت سبينسر: «يدفعنا ذلك للتفكير أنه في الواقع قد تؤثر البيئة المحيطة في الدورة الخلوية للخلية الأم».
كان على تجارب الكتب المدرسية السابقة أن تزيل كل عوامل النمو في البداية لكي تتزامن مع الدورة الخلوية للخلايا، وهذا يربك سلوك الدورة الخلوية. لكن البحث الجديد هذا استخدم المجهر الضوئي ذا الفاصل الزمني، الذي يأخذ سلسلةً من صور الخلايا في أثناء قيامها بعملية ما، ثم يعرضها بسرعة أكبر للحصول على نظرة سريعة على هذه العملية، بالإضافة إلى تقنيات تتبع الخلايا، التي سمحت للعلماء بتصوير الخلايا حين تقوم بعمليات محددة في وقت معين.
قالت سبينسر: «يؤدي القيام بالتجربة بهذه الطريقة إلى نتائج مختلفة كثيرًا».
تتبع الباحثون آلاف الخلايا طوال 48 ساعةً مستخدمين تتبع الخلايا المحوسب، القادر على تتبع الخلية ذاتها عبر مئات الصور المتسلسلة.
وأضافت أنه منذ 10 سنوات مضت استطاع عدد قليل جدًا من المخابر تتبع الخلايا لمدة ساعتين فقط.
الإشارات والذاكرة
سؤالهم التالي كان: في أي طور من أطوار الدورة الخلوية تقرر خلية ما إذا كانت خلاياها البنات ستنقسم؟
للإجابة عن هذا السؤال، أزال الباحثون عوامل النمو التي تعطي الإشارة للخلية لتنقسم، واستبدلوها لعدة ساعات بأطوار مختلفة من الدورة الخلوية للخلية الأم.
وجدوا أنه كلما طالت مدة إزالة عوامل النمو عن الخلية الأم قل احتمال أن تنقسم الخلايا البنات. وإذا أزيلت عوامل النمو لأكثر من 9 ساعات، لم ينته الحال بالانقسام لأي من الخلايا البنات.
قال مينجوي مين المؤلف الأول للمقال وباحث ما بعد الدكتوراه في قسم الكيمياء الحيوية ومعهد بيوفونتيرز: «وجدنا أنه لا أهمية لوقت حجب هذا التأشير، فالخلايا قادرة على التنبه به».
وأضاف: «ولا تستطيع التنبه به فقط، بل تستطيع تذكر هذه المعلومات لعدة ساعات، خلال كامل الدورة الخلوية للخلية البنت».
وتبعًا لما وجد بهذه المقالة، إذا تنبّهت الخلايا بشكل مستمر لإشارات عوامل النمو بدلًا من تنبهها في الطور الأول فقط من الدورة الخلوية للخلية البنت، فقد تملك أدوية السرطان مجالًا أوسع مما اعتقد سابقًا لتعطي التأثيرات العلاجية.
ولكن كيف تتذكر الخلايا توافر عوامل النمو؟
يكمن المفتاح في بروتين يعرف باسم سايكلين دي.
تزداد كميات السايكلين دي في النصف الثاني من الدورة الخلوية للخلية الأم عادةً، لكن هذه الدراسة قد وجدت أنه عندما أزيلت عوامل النمو واستبدلت في التجربة، كانت كمية السايكلين دي في نهاية الدورة الخلوية للخلية الأم أقل.
ودون تلك الكمية من السايكلين دي، امتلكت الخلايا البنات كميةً أقل من العوامل التي تحتاجها لتكون قادرةً على الانقسام.
قالت سبينسر: «إن حقيقة قدرة الخلايا على تخزين ذاكرة أو الاحتفاظ بالتاريخ السابق لتوفر عوامل النمو هو اكتشاف جديد».
وأضافت: «الجمع بين تصميم المستشعر المتألق، والمجهر الضوئي ذي الفاصل الزمني طويل الأمد، وتتبع الخلايا هو في الحقيقة ميزتنا التي مكنتنا من الوصول إلى هذا الاكتشاف».