تويت
تتموضع الغدد الدمعية في محجر العين فوق مقلة العين مباشرة وتتلخص وظيفتها بإنتاج الدموع التي تشكل غلافًا واقيًا يحمي العين من الجراثيم والعوامل الممرضة بالإضافة لمشاركتنا في أكثر لحظاتنا العاطفية حزنًا. تمكن العلماء للمرة الأولى في تاريخ الحضارة البشرية من تنميةٍ خارج حيوية لغددٍ دمعية معمليًا in-vitro ابتداءً من خلايا جذعية فأرية وبشرية ثم تحريضها على إنتاج الدموع. سوف يساعد هذا الإنجاز المهم على تطوير علاجات لاضطرابات الغدد الدمعية ويشكل خطوة مهمة باتجاه العلاجات التجديدية في المستقبل.
صرح الدكتور القائم على البحث يوريك بوست: «ما ألهمنا للقيام بهذا البحث أنّ ما لا يقل عن 5% من الأفراد البالغين سوف يعانون من مرض جفاف العين في المستقبل المرتبط غالبًا بخلل في الغدد الدمعية لكن الخيارات العلاجية المتاحة حاليًا محدودة وقليلة جدًا بسبب عدم فهمنا الكامل لبيولوجيا الغدة الدمعية وعدم وجود نموذج طويل الأمد لدراسة الغدة الدمعية».
استخدم العلماء في البحث خلايا جذعية متعددة القدرات وحرّضوها على التمايز إلى شبيه عضو دمعي، وهو بنية صغيرة ثلاثية الأبعاد تقوم بكامل وظيفة الغدة الدمعية. تمكّن شبيه العضو الدمعي من النمو في المختبر وقام بكامل وظائف الغدة الدمعية ثم حرّضه العلماء على إنتاج الدموع بتعريضه لمركب النورأدرينالين -وهو ناقل عصبي ودي يسبّب ذرف الدموع- ما أدى إلى تضخّم شبيه العضو الدمعي كالبالون محتجزًا الدموع بداخله.
شبيه العضو الدمعي
صرّحت عالمة البيولوجيا ماري بانيير:«مثّل قيام شبيه العضو الدّمعي بالبكاء التحدّي الأكبر لأن هذه السمة مميزة للغدة الدمعية، فقد وجب علينا تعديل مزيج العوامل التي ينمو بها شبيه العضو الدمعي لتتطور إلى ما يشبه الغدد الدمعية الموجودة في أجسامنا والقادرة على البكاء».
أدخل العلماء تسلسل mRNA إلى هذه الخلايا لتشكيل مزيج من الخلايا في شبيه العضو الدمعي. تمكن العلماء من معرفة أن النوعين المختلفين من الخلايا في الغدة الدمعية -وهما الغدد العنبية والقنوية- تنتجان عناصر مختلفة من الدموع المنتجة في الغدة الدمعية.
بدأ العلماء بعد ذلك بالعمل على شبيه العضو الدّمعي الفأري. استخدم العلماء هنا تقنية كريسبر CRISPR-Cas9 لحذف جين Pax6 الذي يؤدي دورًا مهمًا في التشكّل الجنيني للأعضاء الحسية كالعين والغدد الدمعية.
خسر شبيه العضو الدمعي عند ذلك التعبير الجيني عن مستقبلات الناقل العصبي والجينات المسؤولة عن إنتاج وإفراز الدموع واستقلاب الريتينول. ومن المثير للاهتمام أن جميع هذه الاضطرابات توجد في متلازمة شوغرن، وهي مرض مناعي ذاتي نادر يؤدي إلى جفاف العين والفم وفي الحالات الشديدة يؤدي إلى العمى.
لاحظ العلماء أيضًا فقدان جين Pax6 في ملتحمة مرضى متلازمة شوغرن لذلك يمكن أن يساعد شبيه العضو الدمعي على فهم آلية هذا المرض الغامض وعلاجه.
اختبر العلماء بعد ذلك إمكانية زرع شبيه العضو الدمعي، ولتحقيق هذه الغاية زرعوا شبيه العضو الدمعي البشري في الغدد الدمعية الفأرية. اندمج شبيه العضو الدّمعي البشري بشكل جيد في الغدد الدمعية الفأرية في غضون خمسة عشر يومًا وشكّل بنىً قنوية.
استمرّ شبيه العضو الدمعي البشري مندمجًا في الغدد الدمعية الفأرية لمدة شهرين على الأقل ثم بدأ بالنمو والتكاثر وإنتاج البروتينات الدمعية. بطبيعة الحال، عملية زراعة الأنسجة الدمعية في البشر بعيدة المنال فمن الضروري اختبارها وإتقانها على الكائنات الحية في البداية وسوف تستغرق هذه العملية عدة سنوات.
سوف يساعدنا هذا البحث في فهم اضطرابات الغدد الدمعية بشكل أفضل وإيجاد طرق جديدة لعلاجها في المستقبل.
صرح الدكتور القائم على البحث يوريك بوست: «ما ألهمنا للقيام بهذا البحث أنّ ما لا يقل عن 5% من الأفراد البالغين سوف يعانون من مرض جفاف العين في المستقبل المرتبط غالبًا بخلل في الغدد الدمعية لكن الخيارات العلاجية المتاحة حاليًا محدودة وقليلة جدًا بسبب عدم فهمنا الكامل لبيولوجيا الغدة الدمعية وعدم وجود نموذج طويل الأمد لدراسة الغدة الدمعية».
استخدم العلماء في البحث خلايا جذعية متعددة القدرات وحرّضوها على التمايز إلى شبيه عضو دمعي، وهو بنية صغيرة ثلاثية الأبعاد تقوم بكامل وظيفة الغدة الدمعية. تمكّن شبيه العضو الدمعي من النمو في المختبر وقام بكامل وظائف الغدة الدمعية ثم حرّضه العلماء على إنتاج الدموع بتعريضه لمركب النورأدرينالين -وهو ناقل عصبي ودي يسبّب ذرف الدموع- ما أدى إلى تضخّم شبيه العضو الدمعي كالبالون محتجزًا الدموع بداخله.
شبيه العضو الدمعي
صرّحت عالمة البيولوجيا ماري بانيير:«مثّل قيام شبيه العضو الدّمعي بالبكاء التحدّي الأكبر لأن هذه السمة مميزة للغدة الدمعية، فقد وجب علينا تعديل مزيج العوامل التي ينمو بها شبيه العضو الدمعي لتتطور إلى ما يشبه الغدد الدمعية الموجودة في أجسامنا والقادرة على البكاء».
أدخل العلماء تسلسل mRNA إلى هذه الخلايا لتشكيل مزيج من الخلايا في شبيه العضو الدمعي. تمكن العلماء من معرفة أن النوعين المختلفين من الخلايا في الغدة الدمعية -وهما الغدد العنبية والقنوية- تنتجان عناصر مختلفة من الدموع المنتجة في الغدة الدمعية.
بدأ العلماء بعد ذلك بالعمل على شبيه العضو الدّمعي الفأري. استخدم العلماء هنا تقنية كريسبر CRISPR-Cas9 لحذف جين Pax6 الذي يؤدي دورًا مهمًا في التشكّل الجنيني للأعضاء الحسية كالعين والغدد الدمعية.
خسر شبيه العضو الدمعي عند ذلك التعبير الجيني عن مستقبلات الناقل العصبي والجينات المسؤولة عن إنتاج وإفراز الدموع واستقلاب الريتينول. ومن المثير للاهتمام أن جميع هذه الاضطرابات توجد في متلازمة شوغرن، وهي مرض مناعي ذاتي نادر يؤدي إلى جفاف العين والفم وفي الحالات الشديدة يؤدي إلى العمى.
لاحظ العلماء أيضًا فقدان جين Pax6 في ملتحمة مرضى متلازمة شوغرن لذلك يمكن أن يساعد شبيه العضو الدمعي على فهم آلية هذا المرض الغامض وعلاجه.
اختبر العلماء بعد ذلك إمكانية زرع شبيه العضو الدمعي، ولتحقيق هذه الغاية زرعوا شبيه العضو الدمعي البشري في الغدد الدمعية الفأرية. اندمج شبيه العضو الدّمعي البشري بشكل جيد في الغدد الدمعية الفأرية في غضون خمسة عشر يومًا وشكّل بنىً قنوية.
استمرّ شبيه العضو الدمعي البشري مندمجًا في الغدد الدمعية الفأرية لمدة شهرين على الأقل ثم بدأ بالنمو والتكاثر وإنتاج البروتينات الدمعية. بطبيعة الحال، عملية زراعة الأنسجة الدمعية في البشر بعيدة المنال فمن الضروري اختبارها وإتقانها على الكائنات الحية في البداية وسوف تستغرق هذه العملية عدة سنوات.
سوف يساعدنا هذا البحث في فهم اضطرابات الغدد الدمعية بشكل أفضل وإيجاد طرق جديدة لعلاجها في المستقبل.