الخلايا الجذعيةStem Cells:
مقدمة introduction
يشكل اكتشاف الخلايا الجذعية ثورةً حقيقية في ميدان العلوم الحيوية جاءت نتيجة أبحاث طويلة امتدت عقوداً من الزمن، هدف العلماء من ورائها إلى كشف أسرار التطور الخلوي بدءاً من الخلية المفردة وانتهاءً بالكائن الحي الكامل، وفهم العوامل الوراثية التي تنظم التمايز الخلوي في التطور المبكر، وبحث إمكانية استبدال الخلايا المريضة بأخرى سليمة. وقد استُقبل اكتشاف الخلايا الجذعية باهتمام عالمي بالغ نظراً لوعودها الاستثنائية في المعالجات المعتمدة على الخلايا وللجدل الأخلاقي والقانوني المثار حوله، فمن المعروف حالياً إمكانية الحصول على الخلايا الجذعية من الأجنة والبالغين ومعالجتها اعتماداً على خصائصها المتفرِّدة لاستخدامها في المعالجات التعويضية وفحص الأدوية والسموم وغيرها من التطبيقات العلمية والعملية التي طالما شكلت تحدياً طبياً حقيقياً.
كان الاتجاه في البداية وحتى وقت قريب نحو استنساخ جنين بشري للحصول على خلايا جذعية منه لعلاج بعض الأمراض لدى الإنسان مثل السكر والسرطان والإيدز والسكتة الدماغية وغيرها, وتتجه الآن كثير من مراكز الأبحاث البيولوجية لدراسة الخلايا الجذعية وأنواعها وسبل الاستفادة منها في المجالات الطبية والبحثية.
اكتشف العلماء حديثا أن هناك نوعان من الخلايا هي بمثابة (الكل) لذلك أطلقوا عليها وصف سيده الخلاياMaster cell، حيث لها قابليه التحول إلى أي نوع من خلايا الجسم وفق معاملات بيئية محدده في المختبر، هذه الخلايا هي الخلايا الجذعيةStem cell وعليه فان العلماء والأطباء يعلقون عليها الآمال بعد الله سبحانه وتعالى في علاج العديد من الأمراض. وفي هذا البحث سنعرض بعض المعلومات عن هذه الخلايا واستخداماتها الطبية .
ما هيالخلاياالجذعية what are the stem cell ؟
الخلايا الجذعية الجنينية (وتسمى كذلك بالخلايا الأولية أو الأساسية أو المنشئ) هي خلايا لها القدرة على الانقسام و التكاثر لتعطي أنواعًا مختلفة من الخلاياالمتخصصةspecialized cells, أي من الممكن أن تعطي أي نوع من الخلايا تحت ظروف فيزيولوجية أو تجريبية معينة لتصبح خلايا ذات وظائف تخصصية كخلايا العضلات وخلايا الكبد والخلايا العصبية والخلايا الجلدية وغيرها .وهذه الميزة هي التي جعلت العلماء والأطباء يهتمون بها ويفكرون في استخدامها لعلاج العديد من الأمراض المزمنة والتي لا يوجد لها علاج شافي حتى الآن.
أنواع الخلايا الجذعية types of stem cells
إن الخلايا الناتجة عن البويضة المخصبة تكون ما يعرف بالخلايا الجذعية وهذه الخلايا لها القدرة على تكوين كل أو بعض أنواع الخلايا حسب المرحلة التي وصلت إليها وبناء عليه يمكن تقسيم الخلايا الجذعية إلى ثلاثة أنواع :
1- الخلايا الجذعية كاملة القدرة (القوة)Totipotent Stem Cells:
لها القدرة الكاملة لتكوين أي نوع من أنواع الخلايا وهذه تتكون بعد الساعات الأولى من عملية الإخصاب وبداية انقسام البويضة المخصبة ويمكن لكل خلية من هذه الخلايا إذا زرعت في رحم أنثى أن تنشئ جنينًا كاملاً مع الأنسجة المدعمة له من المشيمة والأغشية المحيطة به، وهذا بالضبط ما يحدث في التوائم المتماثلة.
2- الخلايا الجذعية وافرة القدرة Pluripotent Stem Cells
لها القدرة على أن تعطي العديد من أنواع الخلايا، ولكنها لا تستطيع أن تعطي الخلايا اللازمة لنمو الجنين.
3-الخلايا متعددة القدرات( الفعالية) : Multipotent Stem Cells
وهذه هي الخلايا المعروفة والمشهورة والتي توجد في أجسامنا وتسمى أيضا الخلايا الجذعية البالغة, تتطور الخلايا الجذعية متعددة الفعالية لاحقا لتتخصص إلى خلايا جذعية لها القدرة على تكوين خلايا تتطور لأداء وظيفة محددة. ومن الأمثلة على ذلك خلايا الدم الجذعية التي تنتج خلايا الدم الحمراء وخلايا الدم البيضاء والصفائح الدموية تمثلها مثل خلايا الجلد الجذعية التي تنتج مختلف أنواع خلايا الجلد. وهذه الخلايا الجذعية الأكثر تخصصا تدعى الخلايا الكاملة متعددة الفعالية Multipotent.
وبينما تكون الخلايا الجذعية مهمة جدا في البدايات الأولى لتطور الجسم البشري، فالخلايا متعددة الفعالية يمكن أن توجد كذلك في الأطفال والبالغين أيضا. ولنأخذ على سبيل المثال أحد أكثر الخلايا التي تم دراستها وفهم طبيعتها وهي خلايا الدم الجذعية. تستقر خلايا الدم الجذعية في نخاع العظم لكافة الأطفال والبالغين كما أنها في الواقع ممكن أن تتواجد بكميات قليلة جدا في الدم وتتحرك مع الدورة الدموية. لخلايا الدم الجذعية وظيفة في غاية الأهمية وهي أنها تعوض ما يتلف من خلايا الدم جميعا وهي خلايا الدم الحمراء والبيضاء والصفائح الدموية وعلى مدى حياة الإنسان. ولا يمكن للإنسان أن يستمر في حياته بدون خلايا الدم الجذعية.
خصائص الخلايا الجذعية
تنفرد الخلايا الجذعية عن سائر أنواع الخلايا في الجسم بثلاث خصائص رئيس
( أ )- القدرة على الانقسام والتجدد الذاتي لفترات طويلة: فخلافاً : للخلايا العضلية أو خلايا الدم أو الخلايا العصبية التي لا تكرر ذاتها بشكل طبيعي يمكن للخلايا الجذعية أن تتنسّخ مرات عديدة وهو ما يعرف بخاصّية التكاثر. وتقوم المجموعات البدئية من الخلايا الجذعية التي تتكاثر لعدة أشهر في المختبر بإنتاج ملايين الخلايا، وإذا ما بقيت هذه الخلايا غير متخصصة كالخلية الأم تعرف عندئذٍ بالخلايا ذات التجدد الذاتي طويل الأمد.
( ب )- غير متخصصة: لا تمتلك الخلايا الجذعية أي بنيه نسيجية نوعية قادرة على أداء وظائف متخصصة، فمثلاً لا تستطيع الخلية الجذعية البالغة الموجودة في عضلة القلب أن تعمل على ضخ الدم كما لا تستطيع تلك الموجودة في الدم أن تحمل جزيئات الأوكسجين كالكريات الحمراء.
( ج )- القدرة على توليد نسج متخصصة: يعرف تحول الخلايا غير المتخصصة إلى متخصصة بالتمايز الذي يجري التحكم به من خلال إشارات داخلية وخارجية والتي أصبحت أكثر وضوحاً منذ قبل.
الإشارات الداخلية:The internal signals
تتم السيطرة على الإشارات الداخلية بجينات الخلية الممتدة على طول الـ DNA والتي تحمل الشفرات المحدِّدة لتركيب ووظائف الخلية.
الإشارات الخارجية: The external signals
تتضمن الإشارات الخارجية المواد الكيماوية المفرزة من الخلايا الأخرى والتماس الفيزيائي مع الخلايا المجاورة وبعض الجزيئات المحددة في البيئة الدقيقة microenvironment.
إذا اشتقت الخلايا الجذعية الأولية من كتلة الخلية الداخلية للجنين يكون بمقدورها أن تولد العديد من الأنماط الخلوية الموجودة في الجسم المشتقة من أي من الأنماط الجنينية الثلاث: ( الإندوديرم - الميزوديرم - الإكتوديرم). أما بالنسبة للخلايا الجذعية البالغة فقط اعتُقِد أنها لا تولد إلا خلايا مماثلة لخلايا النسيج الموجودة فيه ولكن تم مؤخراً إثبات أنها تستطيع توليد أنماط مختلفة من الخلايا وهذا ما يعرف بخاصية اللدونة، ويمكن اعتماداً على هذه الخاصة أن تقوم الخلايا الجذعية المكونة للدم الموجودة في نخاع العظم مثلاً بإنتاج خلايا عصبية أو عضلية. ولكن يبقى السؤال هل هذه الإشارات الداخلية والخارجية متشابه لكل الخلايا الجذعية.
يبدأ تكوين الإنسان بتلقيح الحيوان المنوي للبويضة لتتكون البويضة المخصبة، وهذه البويضة عبارة عن خلية واحدة تسمى خلية جذعيه كاملة القدرة أو القوة (Totipotent Stem Cells) وكل الخلايا الجذعية كاملة القدرة يمكن أن تتضاعف وتتميز لتعطي جسم الجنين وكل الخلايا في المراحل الجنينية المبكرة تعتبر كاملة القدرة حتى مرحلة الـ 16 خلية وفي الساعات الأولى بعد الإخصاب يبدأ انقسام البويضة المخصبة إلى مجموعة من الخلايا و هذه الخلايا أيضا لها القدرة الكاملة، حيث تنفصل خليتان من الخلايا الكاملة القدرة فتكون جنينين متماثلين وراثيًّا تماماً، وبعد أربعة أيام من لتلقيح وبعد عدة دورات من انقسام الخلايا، تبدأ الخلايا الكاملة القدرة في إنتاج خلايا متخصصة مكونة كرة مفرغة تسمى الحويصلة الجذعية (Blastocyst) ، (شكل : 1) وهذه الحويصلة الجذعية لها طبقة خارجية من الخلايا التي تكون المشيمة والأنسجة المدعمة لنمو الجنين في الرحم، وفي تجويف الكرة يوجد كتلة من الخلايا تسمىالكتلة الخلوية الداخلية والتي يتكون منها جميع أنسجة و أعضاء الجنين.ولكنهذه الخلايا تختلف عن الخلايا الأولى التي ذكرنا في أنها لا تستطيع تكوين كائن حي بمفردها؛ لأنها غير قادرة على تكوين الأنسجة الداعمة للجنين؛ ولذلك تسمى هذه الخلايا بالخلايا الجذعية وافرة القدرة أو متعددة الفعالية(Pluripotent Stem Cells ) بعد هذا تبدأ الخلايا التي في الكتلة الخلوية الداخلية في التكاثر بالانقسام المتكرر وتبدأ بإنتاج خلايا متخصصة دقيقة مثل خلايا الدم الجذعية التي تكون كل خلايا الدم، وخلايا العضلات الجذعية التي تكون العضلات و الجلد الجذعية التي تعتبر مصدرًا لكل خلايا الجلد وهذه الخلايا المتخصصة تسمى الخلايا متعددة القدرات (شكل: 2).
(شكل:1 ): تلقيح البويضة والتفلج وتكوين الخلايا الغذائية وكتلة الخلايا الداخلية.
(شكل:2): تحول الخلايا كاملة القدرة إلى الخلايا المتخصصة بعد انقسامات خلايا الكتلة الداخلية.
الحصولعلىالخلاياالجذعيةوافرةالقدرة:
الطريقة الاولى:
طريقة ثومسونThomson من جامعة Madison.UW حيث عزل خلايا متعددة الفعالية Ploripotent من الكتلة الخلوية الداخلية في مرحلة البلاستولا من الأجنة الفائضة من مراكز التلقيح الصناعي،والتي تبرع بها الأزواج .وبعد ان عزل الدكتور ثومسون هذه الخلايا قام بتنميتها في مزارع خلوية منتجا بذلك خطوطا خلوية من الخلايا الجنينية وقد تحولت بالفعل بعض الخلايا الى بعض انواع الانسجة المختلفة ( شكل: 3 ).
( شكل: 3) صورة توضح مجموعة من الأنسجة التي نتجت عن تمايز بعض الخلايا الجذعية الجنينية التي زرعت بواسطة Thomson وأعطت أنواع مختلفة من الأنسجة مثل:
A – أمعاء gut B – خلايا عصبية neural cells
C – خلايا نخاع العظم bone marrow cells D – غضاريف cartilage
E – عضلات muscles F – خلايا كلوية kidney cells
الطريقة الثانية:
طريقة جيرهارت gearhart من جامعة Hopkins Johns حيث عزل هذه الخلايا من الأنسجة الجنينية من الأجنة المجهضة (الأنسجة التي يتكون منها المبيض والخصية) وتعرف هذه الخلايا بالخلايا الجرثومية الأولية Primordail germ cell
الطريقة الثالثة:
- طريقة الإستنساخ العلاجي وذلك بأخذ خلايا من الكتلة الخلوية الداخلية عن طريق الاستنساخ أو ما يسمى بنقل النواة الجسدية (Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT)) وقد تشكل طريقة أخرى لعزل الخلايا الجذعية متعددة الفعالية باستخدام تقنية (Scnt) حيث قام الباحثون بأخذ بويضة حيوان طبيعية واز الو النواة منها،والمواد المتبقية في البويضة- بعد إزالة النواة- تحتوي على المواد الغذائية والمواد المنتجة للطاقة الأساسية للتكوين الجنيني ،بعد ذلك وتحت ظروف معمليه خاصة أخذت خليه جسديه لنفس النوع ووضعت بجانب البويضة ****** النواة مما أدى إلى اندماجها مع مرور الوقت . الخلية الجديدة تتميز بأنها ذات قدرة كاملة على تكوين كائن حي كامل وعلية فهي تعتبر خلايا كاملة الفعالية Totipotent إن الخلايا سوف تنمو إلى طور البلاستوله، وخلايا كتلة الخلايا الداخلية لهذه البلاستوله يمكن أن تكون مصدرا للخطوط الخلوية متعددة الفعالية Pluripotent وتعرف هذه الطريقة باسم الاستنساخ العلاجي Therapeutic cloning (شكل:4 ).
وهي نفس تقنية الاستنساخ المعروفة، إلا أن الهدف منها الحصول على خلايا جذعية جنينيه للاستخدامات العلاجية .وتمتاز هذه الخلايا الناتجة بأنها تكون متطابقة جينياً مع الفرد الذي أخذت منه النواة وزرعت في البويضة مما حل مشكلة رفض ألا نسجه من قبل الجهاز المناعي.
(شكل:4): الخلايا الجذرية عن طريق الاستنساخ.
هذه المصادر المختلفة للخلية الجذعية لا تعني بالضرورة أنها في الأخير سوف تعطي نفس النوع من الخلايا الجذرية التي لها نفس القدرات و الإمكانيات لإنتاج أنسجة معينة .ويعتقد على الأقل على المستوى النظري أن قدرة هذه الخلايا على إنتاج أي نوع من الأنسجة تعتمد على مصدرها فكلما كان مصدر الخلايا من الأجنة كلما زادت هذه القدرة. وللأسف ليس هناك دراسة مقارنة بين قدرات هذه الخلايا في الوقت الحالي (شكل:5).
(شكل:5) الخلايا الجذرية من جنين أو من كتلة الخلايا الداخلية.
من المصادر الأخرى لخلايا الجذعية البالغة المشيمة وهذا ما اكتشفته شركة Anthrogenesis حديثا ( إبريل 2001م) حيث تعتبر مصدر غني بالخلايا الجذعية البالغة ويمكن تنمية هذه الخلايا وتكثيرها بكميات كبيرة ، وحيث إن المشيمة مما يتم التخلص منه بعد الولادة مباشرة فيعد هذا الأسلوب هو الأمثل كمصدر للخلايا الجذعية.
إن أحد المصادر الأخرى التي حققت نجاحا في الحصول على الخلايا الجذعية هي نخاع العظام خاصة في تحويلها من نخاع العظام إلى خلايا كبدية عند زراعتها في الأطباق، وهناك تجارب أولية تثبت نتائجها أن الخلايا الجذعية في نخاع العظام قادرة على التحول إلى أي نوع من أنواع الخلايا إذا ما توفرت لها الظروف معمليا، وقد نشرت مجلة Ature medicine بحثا وضح فيه الباحثون أنهم قاموا بعزل الخلايا الجذعية من بنكرياس الفئران وقاموا بتنميتها ومن ثم زراعتها من الفئران مصابة بمرض السكر حيث أظهرت هذه الخلايا قدرتها على التحول إلى خلايا منتجة للأنسولين( شكل: 6).
(شكل:6) صورة توضح عملية تمايز الخلايا الجذعية الجنينية للفأر إلى خلايا مفرزة للأنسولين وخلايا مفرزة للدوبامين والسرتونين.
استخداماتالخلاياالجذعيةوافرةالقدرة:
إن عزل واستعمال هذه الخلايا مهم للعلم والتقدم الصحي ويعتقد انه هو أحد الحلول المهمة لعلاج الكثير من الأمراض المزمنة والتي ليس لها علاج .ومع أن هذه الخلايا لم تستعمل فعليا في علاج الأمراض إلا أن هناك عدة حالات نشرت في المجلات الطبية استعملت فيها الخلايا الجذعية لعلاج بعض الأمراض .فقد عولجت طفلة تعاني من مرض وراثي يسبب عطل في إنتاج الدم من نخاع العظم ويسمى بأنيميا فانكوني بنقل خلايا جذعيه من أخيها بعد عزل هذه الخلايا من دم السرة. كما تم علاج مرض سرطان الأعصاب المسمى نيوروبلاستومى لأحد الأطفال الرضع بعد نقل خلايا جذعيه من دم سرتة والتي حفظها والدية عند الولادة .
وبشكل عام يعتقد أن دعم الأبحاث المتعلقة بالخلايا الجذعية بغض النظر عن مصدرها مهم للأسباب الآتية:
1- تزيد الوفرة العلمية لنمو الإنسان، و معرفة العوامل والمواد التي تتحكم في تخصص الخلية، ومن الثابت حاليًا أنه توجد جينات تتحكم في عملية تخصص الخلية، ولكن العلم في هذا المجال ما زال بطئ ومعقد.
2- يمكن استخدام هذه الخلايا في أبحاث الدواء؛ حيث يتم تجربة الدواء على هذه الخلايا في المعمل للتأكد من فاعليته، وأنه آمن على أنواع الخلايا المختلفة، ويتم ذلك قبل تجربته في الحيوانات والإنسان.
3- تخليق خلايا وأنسجة لاستخدامها في علاج خلايا المرضى الذين يحتاجون لزراعة أعضاء, ولا تتوفر لهم الأعضاء المناسبة, ويتم استثارة هذه الخلايا لتكون خلايا لأنسجة معينة (شكل:7) .
(شكل:7) : يوضح بعضا من مجالات استخدام الخلايا الجذعية في المجالات الطبية.
وقد أعلن العلماء في الآونة الأخيرة عن اكتشاف الجين الرئيسي فيالخلايا الجذعية، الذي تعود إليه مقدرة تلك الخلايا التحولية والعلاجية، ويأملون منوراء هذا الاكتشاف، أن يتمكنوا من تحويل الخلايا العادية إلى خلايا جذعية، مما يزيلالحاجة إلى تدمير الأجنة للحصول عليها. وأطلق الباحثون على هذا الجين اسم "نانوغ"،نسبة إلى "ارض الخالدين" في الأساطير السلتية.
كما أكد العلماء في معهد "سكريبس" للأبحاث في مدينة سان دييغو بولاية كاليفورنياأخيراً، انهم حددوا جزئياً بعض الخلايا الجذعية المستخرجة من فئران على التحول إلىخلايا دماغ، في تطور هام في هذا الحقل من الأبحاث،واستخدم الباحثون أجهزة كمبيوتر متطورة جدا ومعدات أخرى لاستعراض اكثر من خمسين ألفمركب عضوي، ليجدوا أن أحد هذه المركبات الكيميائية ويدعى (TWS-119) يلتصق بإنزيم فيالخلايا الجذعية يدعى(GSQ-3Beta) ولهذا الإنزيم أدوار عدة غير أن العلماء وجدوا أنتقاطعه مع المركب الكيميائي (TWS-119) يحفز الخلية الجذعية على أن تصبح خليةدماغية.
لكن هؤلاء العلماء ما زالوا لا يدركون تماماً كيف يلتصق هذا الجزيء بالإنزيمالمذكور في الخلايا الجذعية، ولا يتفهمون بشكل كامل المسار الطبيعي الذي يتبعه هذاالجزء في تكاثره.
إن استمرار الأبحاث والدراسات حول الخلايا الجذعية جعل العلماء يتقدمون عدة خطوات للأمام, فالباحثون في جامعة Michigan حددوا الجين الذي تتطلبه عملية تجدد ثلاث أنواع من الخلايا الجذعية البالغة من الفئران وهي:
1- الخلايا الجذعية في الجهاز العصبي المركزي central nervous system.
2- الخلايا الجذعية في الجهاز العصبي الطرفي peripheral nervous system.
3- خلايا الدم blood cells.
وهذا الجين يسمى (Bmi-1) وهذا الجين ليس مهماً لتجديد أسلاف تلك الخلايا في نفس النسيج. وقد وجد Maarten van lohuizen من Netherlands Cancer Center في امستردام أن جين (Bmi-1) في الخلايا السرطانية يوقف عمل بروتينين وهذين البرتينين عادة تثبط تكاثر الخلايا , ووجد كذلك أن الجين (Bmi-1) ضروري لتجدد الخلايا الجذعية.
الاستخدامات الطبية للخلايا الجذعية:
ترتكز فكرة استنساخ الخلايا الجنينية على ما توصل إليه العلماء عام 1998م من كيفية فصل ما يسمى بالخلايا الجذعية البشرية human stem cells والتي توجد بوفرة في الجنين المبكر. فقد أعلن في يونيو الماضي تمكن فريق علمي من تحويل خلايا نخاعية إلى خلايا كبدية، مما يعطي أملاً كبيرًا في إمكانية التوصل مستقبلاً إلى طريقة يستبدل بها عمليات زرع الأعضاء التي تتعرض لمشاكل رفض الجسم لها، بالإضافة إلى عدم توفر الأعضاء المرضى، وذلك من خلال زرع خلايا جذعية للشخص نفسه؛ لتتحول إلى العضو المطلوب دون مشاكل.
وقد قام فريق آخر بزرعخلايا جذعية مأخوذة من نخاع العظام لفأر بالغ توجد فيها علامة تسمى «البروتين الفلورسنتي الاخضر»، داخل جسم فأر بالغ آخر قضي على كل نخاعه العظمي بواسطة الإشعاع. واظهر البحث أن الخلايا المزروعة انتقلت إلى عدة مواقع داخل الدماغ، وأنها قد استجابت لبيئة منطقتها وقامت بتنفيذ أعمال الخلايا العصبية.وصرح كبار الخبراء الأميركيين الذين تابعوا هذين البحثين أن نتائجهما تبشر بآفاق واسعة لعلاج أمراض الدماغ. إلا أن خبراء آخرين أشاروا إلى أن أسئلة كثيرة لا تزال تنتظر إجاباتها قبل اختبارها فعلا على الإنسان، واهم هذه الأسئلة العوامل التي تقود إلى نمو وتطور الخلايا الجذعية إلى نوع من الخلايا العصبية.وقد يكون من أهم الجوانب ذات الفائدة التطبيقية للخلايا الجذعية الإنسانية متعددة الفاعلية هو إنتاج خلايا وأنسجة يمكن أن تستعمل فيما يدعى " العلاج الخلوي" .
يحدث الكثير من الأمراض والخلل في الخلايا من خلل للوظائف الخلوية أو تلف للأنسجة في الجسم. تستخدم في الوقت الحاضر أعضاء وأنسجة يتبرع بها أحدهم لتبديل الأنسجة التالفة أو البالية. ومما يؤسف أن عدد الأشخاص الذين يعانون من مثل هذه الأعراض اكثر من كمية الأعضاء المتوفرة للزرع.
ذكر علماء بريطانيون أن العقم قد ينتهي من العالم نظراً لقيام العلماء بتعديل الأساليب المستخدمة في علاجه ودراستهم كيفية تحويل الخلايا الجذعية إلى بويضات وحيوانات منوية. توفر الخلايا الجذعية متعددة الفعالية التي يجري تحفيزها لإنتاج خلايا متخصصة توفر فرصة للحصول على مصدر متجدد لخلايا الاستبدال والأنسجة لعلاج مجموعة من الأمراض والحالات.
وقد تمكن مستشفى الملك فيصل التخصصي ومركز الأبحاث في الرياض من إجراء 7عمليات لزراعة الخلايا الجذعية المستخرجة من دم الحبل السري لحالات مرضية تنوعت معاناتها بين فشل النخاع العظمي الخلقي وأخرى تعاني من أمراض نقص المناعة الخلقية وثالثة لحالات تعاني من سرطانات الدم التي لا تستجيب للعلاج الكيميائي التقليدي وسجلت العمليات نسبة نجاح بلغت 70%. وأوضح عدد من الاستشاريين في مستشفى الملك فيصل التخصصي ومركز الأبحاث بالرياض في المؤتمر الصحافي أن عملية زراعة الخلايا الجذعية المستخرجة من دم الحبل السري هي عملية أثبتت نجاحها عالمياً في علاج كثير من الأمراض القاتلة التي يعاني منها بعض الأطفال كأمراض فشل نخاع العظم الخلقي والتي تنتهي بهم إلى الوفاة مبكراً إذا لم تجر لهم عمليات زراعة النخاع العظمي بسبب عدم وجود أقارب يطابقونهم في فصيلة الأنسجة، وسجلت تلك العمليات نجاحا عالميا بنسبة 60%.
وفي إطار سعي مسؤولي مستشفى الملك فيصل التخصصي للحفاظ على حياة هؤلاء المرضى تم في نهاية العام 2002م إبرام عقد مع شبكة بنوك دم الحبل السري العالمية تقوم بموجبها تلك البنوك الموجودة في بعض الدول الأوروبية والأمريكية بتزويد المستشفى بوحدات الخلايا الجذعية المستخرجة من دم الحبل السري المطابقة للمرضى السعوديين الذين ترسل عينات من فصائل أنسجتهم إلى هناك للبحث عن أنسجة مطابقة لهم من تلك البنوك العالمية.
بعض الأمثلة لإستخدام الخلايا الجذعية في المجالات الطبية:
§ الخلايا الجذعية الجنينية لعلاجداء باركنسون :
أكد العلماء انهم الآن اقرب من أي وقت مضى لإيجاد علاج شاف لداء باركنسون باستخدام خلايا رئيسية مستخلصة من الأجنة. حيث اثبت التجارب التي أجريت علىالفئران المخبرية باستخدام الخلايا الجذعية الجنينية التي تستطيع أن تتخصصإلى أي نوع من أنسجة الجسم, والتي يمكن أن يتم استنباتها بأعداد كبيرة. واستخدم العلماء هذه الخلايا حتى تنتج مادة (الدوبامين) عندما تزرع في أدمغة الفئران.
§ الخلاياالنخاعية لعلاج سرطان الكلى :
بدأ علاج تجريبي للسرطان يحصل خلاله المريض على خلايا نخاع عظمي من أخ أو أخت بالإضافة إلى عقاقير تثبط الجهاز المناعي يظهر نتائج واعدة فيما يتعلق بعلاج سرطان الكلى الذي لا شفاء منه حتى الآن .حيثأن بعض خلايا الدم التي تعرف بالخلايا الجذعية غالبا ما تشن هجوما على الجسم بشكل عام وعلى الخلايا السرطانية بشكل خاص عند نقلها إلى المصابين بأورام سرطانية. ولكن من خلالإضعاف جهاز المناعة بصورة مؤقتة وحقن الخلايا الجذعية من أحد أشقاء المريض فانه يمكن تدريب بعض الخلايا الجذعية الجديدة على مهاجمة الورم.
الخلايا الجذعية لعلاج مرضى الكبد :
توصل العلماء إلى اكتشاف جديد يفتح أبواب الأمل لمرضى الكبد وذلك باستخدام خلايا الدم الأولية الموجودة بالنخاع العظمى حيث اثبت العلماء تحول تلك الخلايا بعد زراعتها في شخص ما إلى خلايا كبدية ، وقد لاحظوا وجود خلايا كبدية ذكريه في كبد امرأة تم زرع نخاع عظمى من رجل فيها ، وهذا الاكتشاف يمكن استخدامه لعلاج كثير من الحالات التي تعانى من فشل كبدي سواء نتيجة للأعراض الجانبية للأدوية أو نتيجة للأورام السرطانية ، وبزرع الخلايا الأولية من النخاع العظمى للمرض نفسه يمكن تلافى مشكلة رفض الجسم للانسجة الغريبة.
§ الخلايا الجذعية لمعالجة مرضى السكر :
يتعطل إنتاج الأنسولين من خلايا لانجرهانز في البنكرياس في النوع الأول من مرضى السكريtype I وفى الوقت الحالي تتوفر ادله على إن زراعة البنكرياس أو الخلايا المعزولة من البنكرياس قد تحد من المعالجة بالأنسولين. وقال باحثون انهم نقلوا خلايا جذعية من جنين فأر إلي خلايا تنتج الأنسولين في خطوة قد تؤدي إلى أسلوب يحدث ثورة جديدة في علاج مرض البول السكري. وقالالباحثونانهم استحثوا الخلايا الجذعية الجنينية في الفئران لتوليد أربعة أنواع من الخلايا تحولت إلى كتل نسيجية متخصصة. وقال الباحثون إن كل هذه الأنواع تفرز الأنسولين وهرمونات بنكرياسية وتتجمع فوق بعضها لتكوين كتل تشبه كتل الخلايا النسيجية المنتجة للأنسولين في البنكرياس والتي تسمى جزر لانجرهانز. وبالرغم من أن هذه الأبحاث تعطي آمال كبيره إلا انه لا يزال هناك الكثير من الجهد الذي يتوجب بذله قبل تحقيق هذه الآمال.
§ أمراض القلب:
مثل زراعة خلايا عضلية سليمة للمرضى الذين يعانون من أمراض قلبية مزمنة تجعل القلب غير قادر على ضخ الدم بكميات كافية ، إن التجارب الأولية في الفئران وحيوانات أخرى أظهرت أن الخلايا الجذعية التي زرعت في القلب نجحت في إعادة تأهيل أنسجة القلب وأدت عملها بالاشتراك مع الخلايا الأصلية (شكل: 8).
.
(شكل:8) إصلاح عضلة القلب بواسطة الخلايا الجذعية البالغة.
التغلب على مشكلة الرفض المناعى:
قبل التمكن من استخدام هذه الخلايا في الزراعة يجب التغلب على المشكلات المعروفة الناتجة عن الرفض المناعي، حيث أن الخلايا الجذعية المشتقة من الأجنة سوف تكون مختلفة جنينيا عن المستقبل لها ، حيث يجب أن تتركز الأبحاث على تعديل الخلايا الجذعية بحيث يقلل من التباين النسيجي قدر الإمكان كما ، أن استخدام تقنية نقل أنوية الخلايا الجسدية (SCNT) (الاستنساخ العلاجي) قد تشكل طريقة أخرى للتغلب على مشكلات التباين النسيجي لبعض المرضى ، فعلى سبيل المثال شخص مصاب بفشل متقدم في عضلة القلب يمكن استخدام تقنية أنوية الخلايا الجسدية لنقل نواة خلية جسدية من مريض إلى بويضة ****** النواة، وعن طريق التحفيز المناسب سوف تنقسم هذه البويضة وتنمو لتكون طور Blastocyte ، بعد ذلك يمكن عزل مجموعة من كتلة الخلايا الداخلية وذلك لتنمية مزرعة من الخلايا الجذعية الجنينية، هذه الخلايا يمكن فيما بعد تحفيزها لتكون خلايا عضلية قلبية والتي تكون متطابقة جنينيا مع أنسجة المريض، وعند زراعة هذه الخلايا في جسم المريض فإنه لن يكون هناك رفض لها ولن يكون هناك داع لإخضاع المريض للعقاقير المثبطة للمناعة .
الخلايا الجذعية الجنينية:The embryonic stem cells
تخضع البيضة بعد الإخصاب إلى سلسلة من الانقسامات معطية خليتين ثم أربع ثم ثماني خلايا متماثلة تتميز بأنها كاملة القدرة totipotent (بوسعها النمو والتطور بأي اتجاه) أي إذا تم عزل أي منها وتوفرت لها الإمكانية المناسبة للتطور فإنها تستطيع أن تشكل جنيناً جديداً، وتحافظ على هذه القدرة لمدة يومين أو ثلاثة بعد الإخصاب ومن ثم تبدأ هذه الخلايا الثمانية بالانقسام معطية الجنين ذو الشكل الأنبوبي والذي يعرف blastocyst التي تحوي كتلة الخلايا الداخلية( inner cell mass). تقوم الخلايا الخارجية للأنبوب بالمشاركة مع خلايا الأم بتشكيل المشيمة، في حين تكون كتلة الخلية الداخلية المكونة من 30 خلية تقريباً والتي تعد أساساً للخلايا الجذعية الجنينية هي المسؤولة عن تكون جميع أنسجة الطفل.
مميزات الخلايا الجذعية الجنينية:
1- لا تفنى immortal أي إذا عزلت ووضعت في المستنبت تستطيع أن تنقسم بشكل غير متناهٍ.
2- متعددة القدرات pluripotent أي إذا زرعت في مستنبت توفرت فيه عوامل بيولوجية وكيميائية حيوية مناسبة يمكنها أن تتمايز إلى أنماط خلوية متخصصة.
يتم الحصول على الخلايا الجذعية الجنينية من الأجنة التي تطورت من البيوض المخصبة في الزجاج والتي تمنح لغايات البحث بعد أخذ موافقة المعطي، ولا يتم الحصول عليها من البيوض المخصبة في جسم المرأة. يبلغ عمر الأجنة التي يُحصل منها على الخلايا الجنينية البشرية 4-5 أيام، وتكون في هذه المرحلة عبارة عن كرة مجهرية مجوفة من الخلايا تدعى الكيسة الأرومية blastocyst وتشتمل على ثلاث أجزاء :
- الأرومة الغذائية trophoblast : وهي طبقة الخلايا التي تحيط بالكيسة الأرومية.
- جوف الأريمية blastocoele: وهو التجويف داخل الكيسة الأرومية.
- كتلة الخلية الداخلية inner cell mass: وهي مجموعة من حوالي 30 خلية في إحدى نهايات جوف الأريمية.
الخلايا الجذعية البالغة(الجسدية)Adult (Somatic) stem cells
إن الخلايا الجذعية البالغة مهمة لإمداد الأنسجة بالخلايا التي تموت كنتيجة طبيعية لانتهاء عمرها المحدد في النسيج ولأسباب طبيعية. ولم يتم بعد اكتشافها في جميع أنواع الأنسجة ، لذا فان الأبحاث تسير على قدم وساق في هذا المجال ، فعلى سبيل المثال كان من المعتقد أن هذه الخلايا غير مجوده في الأنسجة العصبية البالغة ولكن في السنوات الأخيرة تم عزلها من الاجهزه العصبية للفار والجرذان، وحتى الإنسان فتم عزل الخلايا الجذعية العصبية من الأجنة البشرية وبعض الخلايا التي لها خلايا جذعية من بعض الأنسجة الدماغية البالغة التي أزيلت جراحيا أثناء علاج مرضى الصرع.
أن الأبحاث الأخيرة التي أجريت على الحيوانات وعلى الخلايا الجذعية البشرية البالغة بينت أن الخلايا الجذعية البالغة والتي كان يعتقد أنها مبرمجة فقط لسلوك خط واحد من الخلايا المتخصصة قادرة على التحول إلى أنواع أخري من الخلايا المتخصصة (شكل:9) ، فعلى سبيل المثال دلت التجارب التي أجريت مؤخرا على الفئران على أن الخلايا الجذعية العصبية عندما يتم نقلها إلى نخاع العظام فإنها تعمل على إنتاج خلاي الدم المختلفة ، بالإضافة إلى ذلك دلت التجارب التي أجريت على الجرذان أن الخلايا الجذعية المعزولة من نخاع العظم قادرة على إنتاج خلايا كبدية وجلدية وعصبية وعدة أنواع أخري.هذه الدراسات وغيرها بينت انه حتى وان بدأت الخلايا الجذعية في التخصص فإنها تحت ظروف معينة تظهر نوعا من المرونة أكثر مما كان معتقدا، ولكن حتى الآن فإن المرونة لم تلاحظ إلا على أنواع معينة من الأنسجة وليس على كل أنواع الخلايا الجذعية البالغة.
(شكل:9) صورة توضح قدرة الخلايا الجذعية البالغة على التشكل.
قد لا يكون البحث في الخلايا الجذعية للبالغين ممكنا في المراحل الأولى لتخصص الخلايا وذلك لأنه يبدو بعيدا عن ممر التخصص اكثر من الخلايا الجذعية متعددة الفعالية. إضافة إلى ذلك فان سلالة خلية جذعية واحدة للبالغين قد تمكن من إنتاج العديد، ثلاثة أو أربعة أنواع من الأنسجة، وان ليس هنالك من دليل واضح على أن الخلايا الجذعية من البالغين ، بشرا أو حيوانات، تعتبر من نوع الخلايا متعددة الفعالية. وفي الحقيقة ليس هناك من دليل على أن للخلايا الجذعية للبالغين القدرة الواسعة التي تتميز بها الخلايا الجذعية متعددة الفعالية. وحتى نتمكن من تحديد افضل مصدر للكثير من الخلايا المتخصصة والأنسجة في الجسم لعلاجات جديدة شافية ، فانه من الأهمية بمكان دراسة القدرات التطورية للخلايا الجذعية للبالغين ومقارنتها بالخلايا الجذعية متعددة الفعالية.
والخلايا الجذعية البالغة الغير متمايزة تتواجد بين الخلايا المتمايزة في نسج أو أعضاء الإنسان البالغ، وتستطيع أن تتجدد ذاتياً وأن تتمايز لتعطي الأنماط الخلوية التخصصية للعضو أو النسيج الموجودة فيه. ويكمن الدور الأساسي للخلايا الجذعية البالغة في ترميم النسيج والمحافظة عليه. يستعمل بعض العلماء الآن مصطلح الخلايا الجذعية الجسدية بدلاً من البالغة. وخلافاً للخلايا الجذعية الجنينية ذات المنشأ المحدد (وهو كتلة الخلية الداخلية للخلية الأرومية) فإن منشأ الخلايا الجذعية البالغة في النسيج الناضج غير معروف.
بدأ تاريخ البحث في الخلايا الجذعية البالغة في 1960 حين اكتشف العلماء نوعين من الخلايا الجذعية في نخاع العظم النوع الأول: هو الخلايا الجذعية المكونة للدم hematopoietic stem cell التي تقوم بتكوين كل أنماط الخلايا الدموية في الجسم، الثاني: يعرف بخلايا نخاع العظم الجسدية bone marrow stromal cell والتي تقوم بتوليد العظم bone cells(osteocytes) والغضروفcartilage(chondrocytes) والخلايا الدهنيةfat ells(adipocytes) والأنسجة الضامة الليفيةfibrous connective-tissue.( شكل:10) توجد الخلايا الجذعية لدى البالغ في منطقة خاصة في النسيج وتبقى هامدة (غير منقسمة) عدة سنوات حتى تنشط بمرض أو خلل نسيجي. وقد ثبت وجود هذه الخلايا في كل من الدماغ ونخاع العظم والدم الدوراني والأوعية الدموية وفي الأنسجة العضلية الهيكلية والجلد والكبد.
(شكل:10) صورة توضح تمايز الخلايا الجذعية المكونة للدم.
مقارنة بين الخلايا الجذعية الجنينية والبالغة:
يملك كلٌّ من الخلايا الجذعية البشرية الجنينية والبالغة فوائد وأضرار تبعاً لاستعمالها الممكن في المعالجات المرممة المعتمدة على الخلايا. وبالطبع تختلف الخلايا الجذعية الجنينية والبالغة في عدد ونمط الخلايا المتمايزة الممكن تشكلها. تستطيع الخلايا الجذعية الجنينية أن تولد كل الأنماط الخلوية في الجسم لأنها متعددة القدرات في حين تكون الخلايا الجذعية البالغة محدودة التمايز إلى أنماط خلوية متعددة من النسيج أو العضو الذي استحصلت منه، إلا أن خاصة التشكل التي تتمتع بها الخلايا الجذعية البالغة تزيد من عدد الأنماط الخلوية المولدة من قبلها. وفي حين أن الخلايا الجذعية الجنينية يمكن أن تعطي أعداداً كبيرة من الخلايا في المستنبت بسهولة، يعد من الصعب أو حتى من المستحيل حالياً زرع الخلايا الجذعية البالغة في الزجاج، وهي أصلاً نادرة الوجود في الأنسجة الناضجة، ويعد هذا فرقاً هاماً بين النوعين حيث تتطلب المعالجة المرممة أعداداً كبيرة من الخلايا الجذعية.
تتمثل فائدة استخدام الخلايا الجذعية البالغة الخاصة بالمريض في ترميم أي نسيج لديه في تجاوز مشكلة الرفض المناعي، وتعد هذه الميزة بالغة الأهمية نظراً للصعوبات التي يشكلها الرفض المناعي والتي يتطلب تخطيها استخدام المثبطات المناعية، أما الخلايا الجذعية الجنينية فقد يسبب نقلها إلى المريض رفضاً مناعياً.
معوقات استخدام الخلايا الجذعية البالغة في الاستخدمات العلاجية:
لو استطعنا عزل الخلايا الجذعية البالغة من أنسجة المرضى أنفسهم ومن ثم توجيهها للانقسام والتخصص في اتجاه معين ومن ثم زراعتها مرة أخرى في أنسجة المريض المصابة – فإن ذلك سوف يقلل إلى حد بعيد احتمالية رفض الجسم لهذه الخلايا.
أن نجاح استخدام الخلايا الجذعية البالغة في العلاج الخلوي سوف يودي حتما إلى تقليل أو حتى إلغاء استخدام الخلايا الجذعية المشتقة من الأجنة البشرية، وبالتالي تجنب الجدل الأخلاقي الكبير المثار حول هذا المصدر للخلايا الجذعية.
هناك معوقات في استخدام هذه الخلايا ، منها (1)- أنه حتى الآن لم يتم عزل الخلايا الجذعية البالغة من جميع أنسجة الجسم، فعلى الرغم من أنه قد تم التعرف على العديد من أنواع الخلايا الجذعية البالغة إلا أنه لم يتم عزلها من جميع أنواع الأنسجة المختلفة، مثل الخلايا الجذعية القلبية.
(2)- أن هذه الخلايا لا توجد إلا بكميات قليلة تجعل من الصعب عزلها وتنقيتها، كما أن عددها قد يقل مع التقدم في العمر، فالخلايا الجذعية العصبية على سبيل المثال تم الحصول عليها بعد إزالة جزء من الدماغ في مرضى الصرع كما ورد سابقاً.
إن أي محاولة لاستخدام الخلايا الجذعية المعزولة من جسم المريض لعلاجه تتطلب أولآً عزلها من المريض ومن ثم تنميتها في المزارع الخلوية بهدف الحصول على كميات وافرة منها تكفي للعلاج، وهذه الإجراءات قد تتطلب وقتا طويلا والذي قد لا يتوفر لبعض المرضي المصابين بأمراض خطيرة قد لا تمهلهم حتى يتم الحصول على كمية كافية من هذه الخلايا للعلاج، كما انه في بعض الأمراض التي تتسبب فيها الأمراض الوراثية في الخلايا فإن هذه العيوب قد تكون موجودة أيضا في الخلايا الجذعية مما يجعلها غير صالحة لعملية الزراعة. كما أن هناك أدلة على أن الخلايا الجذعية البالغة ليس لها نفس قدرة التكاثر الموجودة في الخلايا الجذعية الجنينية، إضافة إلى ذلك فإن الخلايا الجذعية البالغة قد تحتوي على بعض العيوب في تركيب الحامض النووي DNA وذلك نتيجة تعرضها أثناء حياة الإنسان إلى العديد من المؤثرات كأشعة الشمس والسموم وبسبب الأخطاء المتوقعة أثناء عملية تضاعف الحامض النووي في دورة حياة هذه الخلايا.
إن هذه العيوب والمعوقات قد تحد من مدى الاستفادة من هذه الخلايا، ما لم يتمكن العلماء من تذليلها والتقليل من آثارها السلبية.
إن الأبحاث على المراحل الأولى لعلية تخصص الخلايا قد لا تكون ممكنة أثناء دراسة الخلايا الجذعية البالغة ، وذلك بسبب ما تظهره من زيادة في التخصص مقارنة بالخلايا الجذعية الجنينية Pluripotent stem cell بالإضافة إلى أن الخلايا الجذعية البالغة قد تكون قادرة على إنتاج عدد من أنواع الأنسجة الأخرى ولكنها لا تتمتع بنفس قدرة الخلايا الجذعية الجنينية على إنتاج العديد من أنواع الأنسجة المختلفة، ولهذه الأسباب فإنه من المهم إجراء المزيد من الدراسات حول الخلايا الجذعية البالغة وذلك بهدف التعرف على المزيد من خصائصها ومقارنتها بالخلايا الجذعية الجنينية .
الخلايا الجذعية الجنينية ومصادرها المثيرة للجدل:
قد يتساءل البعض عن السبب الذي يدعو إلى إهدار كل هذا الوقت والجهد والمال في أبحاث الخلايا الجذعية البالغة بالرغم من وجود الخلايا الجذعية الجنينية والتي تتميز عن الخلايا الجذعية البالغة بعده صفات تجعلها في مكانة أفضل منها بكثير . فمن المعروف أن الخلايا الجذعية الجنينية تنتج إنزيمTelomerase والذي يساعدها على الانقسام باستمرار وبشكل نهائي ، بينما الخلايا الجذعية البالغة لا تنتج هذا الإنزيم إلا بكميات قليلة جداً أو على فترات متباعدة مما يجعلها محدودة العمر وبالتالي غير مناسبة للأبحاث كالخلايا الجذعية الجنينية.
كما أن الخلايا الجذعية الجنينية قادرة على التحول إلى التحول إلى جميع أنوع الأنسجة الموجودة في جسم الإنسان ، بينما الخلايا الجذعية البالغة لا تتمتع بهذا المدى الكبير من القدرة على التحول، وهذا يجعل الخلايا الجذعية الجنينية أفضل من الخلايا الجذعية البالغة.
الخلايا الجذعيةStem Cells:
المواضيع المتشابهه
