تويت
سمك الدانيو المخطط من أروع المخلوقات، فهي أسماك شفافة تمكن الرؤية خلالها، ويمكنها أيضًا تنمية أعضاء جديدة. نعلم مسبقًا أن هذه الأسماك الصغيرة الشفافة تستطيع أن تصلح أنسجة الشبكية في أعينها، ويُظهر بحث جديد إمكانية إصلاح القلب وأنسجته أيضًا بعد الإصابة وكيفية ذلك.
يقول عالم الأحياء التطوري ومؤلف الدراسة جان فيليب يونكر من معهد برلين في الأنظمة الطبية البيولوجية في ألمانيا: «أردنا معرفة كيفية قيام هذه السمكة الصغيرة بذلك، وإذا كان بالإمكان محاكاة ذلك عند الإنسان».
نُشرت الدراسة الجديدة التي قادها يونكر مع باحثة الطب الجزيئي دانييلا باناكوفا في مجلة Nature Genetics.
تصف الدراسة التسلسل الزمني للأحداث التي أدت إلى إصلاح القلب في سمك الدانيو المخطط.
لا يمكن أن تتجدد خلايا عضلة القلب لدى البشر مثل خلايا قلب سمك الدانيو المخطط. يسبب نقص الأكسجة أثناء نوبة احتشاء القلب تلفًا دائمًا في خلايا العضلة القلبية، وتتشكل ندبات دائمة (تليف) تحل مكان العضلات التي فقدت، ما يجعل القلب أضعف من حالته السابقة.
يختلف الأمر لدى أسماك الدانيو المخططة، فهي قادرة على إعادة إصلاح ما يصل إلى 20% من قلوبها التي يبلغ مقاسها مليمتر واحد في غضون شهرين من إصابة القلب. تُظهر هذه الدراسة الجديدة أن خلايا النسيج الضام التي تسمى خلايا أرومات الليف هي المُسيّر لعملية إصلاح القلب عند سمك الدانيو المخطط، إذ تنتج بروتينات تعمل كإشارات إصلاح.
هذه النتائج الجديدة واعدة جدًا في مجال الطب التجديدي، الذي يتطلع إما إلى استبدال أو إصلاح القلوب التالفة بعلاجات معتمدة على الخلايا أو الأدوية التي تحاكي الجزيئات الموجودة لدى سمك الدانيو المخطط.
مسبقًا في هذا العام، زرع جراحون قلب خنزير في مريض بشري لأول مرة، لكن توفي الرجل للأسف بعد شهرين.
في شهر أيار، حدد الباحثون الخلايا البشرية التي تساعد قلب الإنسان على إصلاح نفسه بعد نوبة قلبية. وفي شهر حزيران، نجح العلماء في علاج النوبة القلبية لدى الفئران بتقنية mRNA التي تزود خلايا العضلة القلبية بتعليمات وراثية تمكّنها من إصلاح نفسها.
في هذه الدراسة الجديدة صعق الباحثون قلوب الحيوانات بإبرة شديدة البرودة لمحاكاة نوبة احتشاء قلب بشرية وراقبوا ما حدث. علّق يونكر: «من المدهش أن الاستجابة الفورية للأذية متشابهة جدًا، ولكن بينما تتوقف العملية عند البشر عند حد معين، فإنها تستمر في الأسماك إذ تشكل خلايا عضلية جديدة قادرة على الانقباض».
بعد ذلك مسح الفريق نحو مئتي ألف خلية قلب معزولة من سمك الدانيو المخطط قبل الإصابة وبعدها باستخدام تقنيات تسلسل جينوم الخلية المفردة، استخرجوا المعلومات الجينية من الخلايا المفردة لمعرفة أي منها فُعّل في القلب التالف.
اكتشفوا ثلاثة أنواع من الأرومات الليفية التي دخلت مؤقتًا إلى حالة التفعيل، فقد فُعّلت بها جيناتٌ تشفّر إنتاج بروتينات بناء العضلات مثل الكولاجين XII، الذي يعزز نمو النسيج الضام. وعندما أسكت الباحثون تلك الجينات في سمك الدانيو المخطط، فقدوا القدرة على إصلاح القلب الذاتية.
يقول يونكر عن أرومات الليف التي تنتج الكولاجين: «إنها تتشكل تمامًا في مكان الأذية، وبالتالي فأهمية دورها ليس مستغربًا».
قد تلعب أرومات الليف دورًا رئيسيًا، لكن أظهرت الأبحاث السابقة على سمك الدانيو المخطط أن الخلايا الالتهابية التي تسمى البلاعم تستجيب بسرعة عند حدوث أذية قلبية ودورها أساسي في إصلاح القلب.
دعمت الدراسة الجديدة أن للنخاب (الطبقة الخارجية للقلب) دورًا محوريًا في إصلاح القلب. بعد أن أعاد الباحثون ترتيب الخلايا ذات التشفير الجيني الفريد، تتبعوا أرومات الليف المفعلة واكتشفوا أنها صنعت في نِخاب سمك الدانيو المخطط، وقد أنتجت الخلايا الكولاجين XII فقط.
تُعد تقنيات التسلسل الجيني للخلية المفردة، التي استخدمها الباحثون في هذه الدراسة لتحديد خلايا القلب التي ترسل إشارات إصلاح، في طليعة التقنيات الجينومية سريعة التطور، لكن رغم استخدامها على نطاق واسع وتوفيرها تفاصيل فريدة حول نشاط الخلايا المفردة، تبقى هناك حاجة إلى مزيد من البحث للتحقق من صحة نتائج الدراسة في الكائنات الحية الأخرى.
لم يُعرف بعد ما إذا كانت نفس آليات أرومات الليف موجودة أيضًا لدى الثدييات مثل البشر والفئران.
يقول باستيان سبانجارد، وهو أحد مؤلفي الدراسة وعالم أحياء تطوري من معهد برلين: «إن إصلاح القلب عملية معقدة تتأثر بالعديد من العوامل، وإن التجارب أنتجت كميات هائلة من البيانات، وكان فرز الإشارات البيولوجية الصحيحة منها أمرًا صعبًا للغاية».
يريد الفريق أيضًا أن يدرس بدقة الجينات التي يتم تفعيلها في أرومات الليف، لترميز البروتينات التي تحفز خلايا عضلة القلب على إصلاح ذاتها.
تلقي الدراسة حاليًا مزيدًا من الضوء على العمليات البيولوجية التي تَحدث استجابةً لنوبة قلبية، قد يساعد هذا لاحقًا على درء الأحداث القلبية الأخطر بعد النوبة الأولى.
يقول عالم الأحياء التطوري ومؤلف الدراسة جان فيليب يونكر من معهد برلين في الأنظمة الطبية البيولوجية في ألمانيا: «أردنا معرفة كيفية قيام هذه السمكة الصغيرة بذلك، وإذا كان بالإمكان محاكاة ذلك عند الإنسان».
نُشرت الدراسة الجديدة التي قادها يونكر مع باحثة الطب الجزيئي دانييلا باناكوفا في مجلة Nature Genetics.
تصف الدراسة التسلسل الزمني للأحداث التي أدت إلى إصلاح القلب في سمك الدانيو المخطط.
لا يمكن أن تتجدد خلايا عضلة القلب لدى البشر مثل خلايا قلب سمك الدانيو المخطط. يسبب نقص الأكسجة أثناء نوبة احتشاء القلب تلفًا دائمًا في خلايا العضلة القلبية، وتتشكل ندبات دائمة (تليف) تحل مكان العضلات التي فقدت، ما يجعل القلب أضعف من حالته السابقة.
يختلف الأمر لدى أسماك الدانيو المخططة، فهي قادرة على إعادة إصلاح ما يصل إلى 20% من قلوبها التي يبلغ مقاسها مليمتر واحد في غضون شهرين من إصابة القلب. تُظهر هذه الدراسة الجديدة أن خلايا النسيج الضام التي تسمى خلايا أرومات الليف هي المُسيّر لعملية إصلاح القلب عند سمك الدانيو المخطط، إذ تنتج بروتينات تعمل كإشارات إصلاح.
هذه النتائج الجديدة واعدة جدًا في مجال الطب التجديدي، الذي يتطلع إما إلى استبدال أو إصلاح القلوب التالفة بعلاجات معتمدة على الخلايا أو الأدوية التي تحاكي الجزيئات الموجودة لدى سمك الدانيو المخطط.
مسبقًا في هذا العام، زرع جراحون قلب خنزير في مريض بشري لأول مرة، لكن توفي الرجل للأسف بعد شهرين.
في شهر أيار، حدد الباحثون الخلايا البشرية التي تساعد قلب الإنسان على إصلاح نفسه بعد نوبة قلبية. وفي شهر حزيران، نجح العلماء في علاج النوبة القلبية لدى الفئران بتقنية mRNA التي تزود خلايا العضلة القلبية بتعليمات وراثية تمكّنها من إصلاح نفسها.
في هذه الدراسة الجديدة صعق الباحثون قلوب الحيوانات بإبرة شديدة البرودة لمحاكاة نوبة احتشاء قلب بشرية وراقبوا ما حدث. علّق يونكر: «من المدهش أن الاستجابة الفورية للأذية متشابهة جدًا، ولكن بينما تتوقف العملية عند البشر عند حد معين، فإنها تستمر في الأسماك إذ تشكل خلايا عضلية جديدة قادرة على الانقباض».
بعد ذلك مسح الفريق نحو مئتي ألف خلية قلب معزولة من سمك الدانيو المخطط قبل الإصابة وبعدها باستخدام تقنيات تسلسل جينوم الخلية المفردة، استخرجوا المعلومات الجينية من الخلايا المفردة لمعرفة أي منها فُعّل في القلب التالف.
اكتشفوا ثلاثة أنواع من الأرومات الليفية التي دخلت مؤقتًا إلى حالة التفعيل، فقد فُعّلت بها جيناتٌ تشفّر إنتاج بروتينات بناء العضلات مثل الكولاجين XII، الذي يعزز نمو النسيج الضام. وعندما أسكت الباحثون تلك الجينات في سمك الدانيو المخطط، فقدوا القدرة على إصلاح القلب الذاتية.
يقول يونكر عن أرومات الليف التي تنتج الكولاجين: «إنها تتشكل تمامًا في مكان الأذية، وبالتالي فأهمية دورها ليس مستغربًا».
قد تلعب أرومات الليف دورًا رئيسيًا، لكن أظهرت الأبحاث السابقة على سمك الدانيو المخطط أن الخلايا الالتهابية التي تسمى البلاعم تستجيب بسرعة عند حدوث أذية قلبية ودورها أساسي في إصلاح القلب.
دعمت الدراسة الجديدة أن للنخاب (الطبقة الخارجية للقلب) دورًا محوريًا في إصلاح القلب. بعد أن أعاد الباحثون ترتيب الخلايا ذات التشفير الجيني الفريد، تتبعوا أرومات الليف المفعلة واكتشفوا أنها صنعت في نِخاب سمك الدانيو المخطط، وقد أنتجت الخلايا الكولاجين XII فقط.
تُعد تقنيات التسلسل الجيني للخلية المفردة، التي استخدمها الباحثون في هذه الدراسة لتحديد خلايا القلب التي ترسل إشارات إصلاح، في طليعة التقنيات الجينومية سريعة التطور، لكن رغم استخدامها على نطاق واسع وتوفيرها تفاصيل فريدة حول نشاط الخلايا المفردة، تبقى هناك حاجة إلى مزيد من البحث للتحقق من صحة نتائج الدراسة في الكائنات الحية الأخرى.
لم يُعرف بعد ما إذا كانت نفس آليات أرومات الليف موجودة أيضًا لدى الثدييات مثل البشر والفئران.
يقول باستيان سبانجارد، وهو أحد مؤلفي الدراسة وعالم أحياء تطوري من معهد برلين: «إن إصلاح القلب عملية معقدة تتأثر بالعديد من العوامل، وإن التجارب أنتجت كميات هائلة من البيانات، وكان فرز الإشارات البيولوجية الصحيحة منها أمرًا صعبًا للغاية».
يريد الفريق أيضًا أن يدرس بدقة الجينات التي يتم تفعيلها في أرومات الليف، لترميز البروتينات التي تحفز خلايا عضلة القلب على إصلاح ذاتها.
تلقي الدراسة حاليًا مزيدًا من الضوء على العمليات البيولوجية التي تَحدث استجابةً لنوبة قلبية، قد يساعد هذا لاحقًا على درء الأحداث القلبية الأخطر بعد النوبة الأولى.