شارح الدرس: الخلايا الجذعية الأحياء

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نتعرَّف على أماكن الخلايا الجذعية ووظائفها، ونوضِّح كيف يمكن استخدامها في الطب.

الخلايا الجذعية هي خلايا تعمل كأنها فريق إصلاح وترميم لخلايا الجسم. هل تحتاج أنسجة عضلاتك إلى بعض الصيانة؟ ربما قد تحتاج أنسجة قلبك إلى القليل من الإصلاح؟ توجد خلايا جذعية في الجسم تقوم بهذه المهام والعديد من المهام الأخرى باستمرار، وهو ما يؤدي إلى أن تظل الأجهزة الداخلية تعمل بكامل طاقتها. تُعدُّ الخلايا الجذعية مجالًا سريع التطور ضمن مجالات الأبحاث الطبية، كما أن قدراتها على علاج أمراض مختلفة تتقدَّم بسرعة. لقد قدَّمت للعلماء طرقًا يمكنهم من خلالها علاج بعض أنواع السرطانات والأمراض العصبية، حتى إنها أصبحت لها القدرة على علاج العمى. الخلايا الجذعية تُستخدَم بالفعل في إنقاذ الأرواح، ولديها القدرة على إنقاذ المزيد.

كل كائن حي لديه العديد من الخلايا المتخصِّصة المختلفة. إنها الخلايا التي لها مهمة أو وظيفة محدَّدة للقيام بها، ومن ثَمَّ يجب أن يكون لها تركيب معين لأداء هذه الوظيفة. على سبيل المثال، تتمثَّل وظيفة خلايا الدم البيضاء البلعمية، التي تُسمَّى «الخلايا البلعمية الكبيرة»، في تكسير الميكروبات المسبِّبة للأمراض باستخدام الإنزيمات. تكيَّفت هذه الخلايا لتحتوي على العديد من عضيات الأجسام المُحلِّلة التي تُطلِق هذه الإنزيمات للقضاء على مسبِّب المرض المتسلِّل إلى الجسم كما هو موضَّح في الشكل 1.

في سالف الأيام عندما كنَّا مجرد مجموعات صغيرة من الخلايا لم يكن في أجسامنا أيُّ خلايا بلعمية كبيرة. جميعها تخصَّص أو تمايز من خلية غير متخصِّصة في الأصل. تُسمَّى هذه الخلايا غير المتخصِّصة «الخلايا الجذعية»، وبعضها يمكن أن يصبح أيَّ نوع مختلف من الخلايا المتخصِّصة؛ مثل: القلبية، والعضلية، والعصبية، والجلدية، والشبكية، والكبدية، وأكثر من 200 نوع مختلف آخَر موجود في جسم الإنسان فقط!

تُسمَّى الخلايا الجذعية التي يمكنها التمايز إلى جميع أنواع خلايا الجسم «خلايا متعدِّدة القدرة»، في حين تُسمَّى الخلايا الجذعية التي يمكنها التمايز إلى عدد محدَّد من الخلايا «خلايا محدودة القدرات». تُعدُّ الخلايا الجذعية المكوِّنة للدم الموضَّحة في الشكل 2 خلايا محدودة القدرات، ويمكننا أن نلاحظ تنوُّع الخلايا المتخصِّصة المشتقَّة منها بما في ذلك الخلايا البلعمية الكبيرة التي ناقشناها فيما سبق.

توجد خلايا جذعية في كلٍّ من النباتات والحيوانات. في النباتات توجد الخلايا الجذعية عادةً في المناطق النامية باستمرار، وتُسمَّى «النسيج المرستيمي»؛ مثل أطراف الجذور وقمم السيقان (البراعم) كما هو موضَّح في الشكل 3. تُسمَّى هذه الخلايا الجذعية «الخلايا المرستيمية»، ويمكنها التمايز إلى أيِّ خلية متخصِّصة لتكوين أيِّ نسيج أو عضو في النبات.

توجد الخلايا الجذعية للإنسان في كلٍّ من الأجنة والبالغين. وهي موجودة أيضًا في الحبل السري الذي يربط الجنين بالأم ويُزال بعد ولادته. توجد الخلية الجذعية الجنينية عندما يكون عمر الجنين 3–5 أيام حتى مرحلة الكيس البلاستيولي الأخيرة، وهو ما نلاحظه في الشكل 4.

الخلايا الجذعية الجنينية يمكنها أن تتمايز إلى أيِّ نوع من الخلايا المتخصِّصة المختلفة، كما يمكنها تكوين كائنات حية جديدة كاملة. هذا ما يفسِّر أنه إذا انقسم الجنين الخلوي في أيِّ وقت حتى مرحلة الكيس البلاستيولي أثناء النمو فسيتكوَّن توأم متماثل!

وبسبب قدرة الخلايا الجذعية الجنينية على تكوين أيِّ نوع من الأنسجة، أصبحت موضع اهتمام كبير في الأبحاث الطبية. على سبيل المثال، في الدراسات التي أُجرِيَت على الحيوانات يمكن الحصول على الخلايا الجذعية من أجنَّة الفئران الناتجة بعد الإخصاب في المختبر (IVF). وهو نوع من أنواع الإخصاب يتمُّ فيه إخصاب البويضات بواسطة الحيوانات المنوية «في المختبر»، أو في زجاجيات معملية، باستخدام طبق بتري المعملي. تُعدُّ تقنية الإخصاب في المختبر فعَّالة للغاية؛ حيث تُنتِج الكثير من الأجنة التي يمكن حفظها للعديد من السنوات في مُجمِّدات فائقة البرودة.

يمكن أن يؤدي استخدام الخلايا الجذعية الجنينية البشرية في الأبحاث أيضًا إلى حدوث طفرة هائلة في الطب الحديث، ولكنه موضوع مثير للجدل للغاية؛ حيث يطرح عددًا من القضايا الأخلاقية التي سنناقشها لاحقًا في هذا الشارح.

توجد الخلايا الجذعية البالغة في العديد من أنسجة الجسم المختلفة: النخاع العظمي، والمخ، والكبد، والأوعية الدموية، وغيرها. على عكس الخلايا الجذعية الجنينية المتعدِّدة القدرة، فإن الخلايا الجذعية البالغة محدودة القدرات؛ حيث يمكنها تكوين أنوع محدَّدة من الخلايا. على سبيل المثال، يمكن أن تصبح الخلايا الجذعية المكوِّنة للدم في الشكل 2 والموجودة داخل النخاع العظمي والأوعية الدموية أيًّا من الأنواع المختلفة لخلايا الدم، ولكنها لا يمكن أن تتمايز إلى خلية عصبية. هذا يحدُّ من وظيفتها في العلاجات الطبية المختلفة، لكنها لا تزال مفيدة للعلاج المُستهدَف بالخلايا الجذعية.

منذ عام 2005 طوَّر العلماء طرقًا جديدة للحصول على الخلايا الجذعية للإنسان من الخلايا الجسدية تتجاوز الحاجة إلى استخدام الخلايا الجذعية الجنينية للتغلُّب على قصور خصائص الخلايا الجذعية الجسدية ومحدوديتها. يمكن لبروتينات محدَّدة تُسمَّى «عوامل النسخ» أن تحثَّ خلية جسدية في شخص بالغ على إعادة برمجة نفسها لتُصبِح خلية جذعية لها خواصُّ مشابهة جدًّا للخلايا الجذعية الجنينية. هذه الخلايا تُسمَّى «الخلايا الجذعية المتعدِّدة القدرة المستحثَّة». كان هذا الاكتشاف الذي حصل على جائزة نوبل في عام 2012 بمثابة ثورة في الطب الحيوي؛ حيث مثَّل مجالًا واعدًا للغاية في الطب.

يمكن للأشخاص الذين يعانون من تلف الجهاز المناعي، على سبيل المثال أولئك الذين يعانون من سرطان الدم (نوع من أنواع السرطان يؤثِّر على خلايا الدم البيضاء)، تلقِّي الخلايا الجذعية عن طريق الحقن. يمكن الحصول على هذه الخلايا الجذعية من الدم أو من استخراج النخاع العظمي البالغ من متبرِّع. لهذه الطرق سلبيات أيضًا؛ حيث إن عمليات مثل استخراج النخاع العظمي تكون مؤلمة، وعملية تلقِّي الجزء المزروع لها مخاطرها وآثارها الجانبية. وقريبًا، يمكن أن تصبح الخلايا الجذعية المتعدِّدة القدرة المستحثَّة التي نحصل عليها من خلايا الجلد حلًّا فعَّالًا للغاية للمرضى.

الخلايا الجذعية لها قدرة غير محدودة تقريبًا على علاج الأمراض. في الوقت الحالي، يُستخدَم نوعَا الخلايا الجذعية؛ حيث يمكنهما أن يتمايزَا إلى خلايا محدَّدة، مثل: خلايا الشبكية لعلاج فقدان البصر، أو لإنتاج أعضاء لزراعتها. هناك العديد من الأمراض التي تدمِّر الخلايا، على سبيل المثال، تمنع النوبات القلبية تدفُّق الدم إلى القلب؛ لذلك تموت خلايا القلب. ونتيجةً للصعوبة التي تواجهها خلايا القلب لتتجدَّد بسرعة كافية، غالبًا ما يكون الخيار الوحيد للبقاء على قيد الحياة هو زراعة القلب.

توفِّر الخلايا الجذعية حلًّا بديلًا؛ حيث يمكن تحفيزها لكي تتمايز إلى خلايا قلبية لإعادة بناء أنسجة القلب الميتة. لم يُختبَر ذلك على البشر حتى الآن، لكنَّ الدراسات التي أُجرِيَت على الفئران كانت فعَّالة. أسفرت الدراسات التي أُجرِيَت على القوارض أيضًا عن نتائج مشجِّعة في علاج الأمراض العصبية؛ مثل: إصابات العمود الفقري، أو مرض باركنسون (الشلل الرعاش) التي لا يوجد لها حاليًّا علاج بديل لأن زراعة المخ ليست خيارًا.

تشمل المجالات الحالية الأخرى لأبحاث الخلايا الجذعية تطوير الخلايا الجذعية للبنكرياس لعلاج مرض السكري، والخلايا الجذعية المكوِّنة للدم لعلاج السرطان، والخلايا الجذعية للعضلات الهيكلية لعلاج ضمور العضلات وغيرها. يوضِّح الشكل 5 بعض الاستخدامات المُحتمَلة للخلايا الجذعية لإنتاج الخلايا لعلاج أعضاء مختلفة.

يُعدُّ علاج المرضى الذين خضعوا للعلاج الكيميائي للسرطان مثالًا آخَر لاستخدام الخلايا الجذعية. في العلاج الكيميائي يحدث تلف في العديد من الخلايا السليمة عند محاولة استهداف الخلايا السرطانية وتدميرها. تساعد الخلايا الجذعية في استبدال هذه الخلايا؛ حيث يمكن تحفيزها للتمايز إلى الخلايا المحدَّدة التي دُمِّرت. ميزة رئيسية أخرى للخلايا الجذعية، وخاصة الخلايا الجذعية المتعدِّدة القدرة المستحثَّة؛ حيث يمكن إنتاجها من خلايا الجسم نفسه لإنتاج أعضاء جديدة أو أنسجة جديدة. وبهذه الطريقة لن يرفضها جهاز المناعة لديه بعد زراعتها، كما هو الحال مع الأعضاء أو الخلايا الجذعية من متبرعين آخرين.

لتحسين فعالية استخدام الخلايا الجذعية في الطب يمكن استخدام تقنية تُسمَّى «التجزئة الخلوية» لفصل مكوِّنات الخلية. هذا يعني أنه يمكن فصل الخلايا الجذعية الأكثر ملاءمة لبعض العلاجات عن الخلايا الجذعية الأقل فائدة؛ وذلك للحصول على علاج فعَّال. يؤدي وجود نسب مختلفة من العضيات إلى وجود كثافة مختلفة لكل خلية جذعية. تتضمَّن التجزئة الخلوية تدوير الخلايا بسرعات عالية في عملية تُسمَّى «الطرد المركزي».

يوضِّح الرسم في الشكل 6 كيفية استخدام الطرد المركزي لفصل الخلايا الجذعية عن الخلايا الأخرى في النخاع العظمي لعلاج إصابة رياضية في غطاء الركبة (الرضفة).

نعلم أن استخدام الخلايا الجذعية للإنسان، وخاصة الخلايا الجذعية الجنينية، موضوع مثير للجدل في الطب. دعونا نتناول بعض الجدليَّات الواردة في الجدول 1؛ سواء المؤيدة لاستخدام الخلايا الجذعية في الطب والأبحاث أم المعارضة له.

هذا قد يساعد في تصنيف هذه المناقشات إلى قضايا أخلاقية وعلمية واجتماعية.

الحجة الأخلاقية في البحث الطبي هي كل ما يتعلَّق بقواعد السلوك المجتمعية الخاصة باستخدام الخلايا الجذعية، وخاصة الخلايا الجذعية الجنينية؛ مثل: الجدل حول متى يُعتبَر الجنين شخصًا. في حين يعتقد بعض الناس أن الجنين يُعتبَر شخصًا منذ لحظة الحمل، يرى آخرون أن هذا يحدث فقط عندما يتطوَّر المزيد من الخواصِّ «البشرية» في الجنين؛ مثل: ضربات القلب، أو عندما يتحرَّك في الرحم لأول مرة.

تشير الحجة العلمية إلى الفرص أو التحديات التي تنشأ عند استخدام جميع أنواع الخلايا الجذعية في الأبحاث والطب للوصول إلى تجارب عملية أكثر تطورًا وكفاءةً؛ مثل: علاج الأمراض التي لم يكن لها علاج من قبلُ. تنطوي الحجة العلمية أيضًا على التحديات التي يواجهها البحث العلمي؛ مثل: إنتاج الطفرات في الخلايا الجذعية وتكوينها، وهو ما يمنع استخدامها بسهولة في الأبحاث.

وأخيرًا، تشير الحجة الاجتماعية إلى كل ما يخصُّ المجتمع والأفراد بداخله ولا يتعلَّق بقضايا أخلاقية أو علمية. على سبيل المثال، قد تكون الحجة الاجتماعية ضد استخدام الخلايا الجذعية الجنينية هي أن العلاجات باستخدام الخلايا الجذعية باهظة الثمن ومن ثَمَّ قد لا تكون في متناول كل من يحتاج إليها.

يقارن الجدول 1 بين الحجج المختلفة المؤيدة لاستخدام الخلايا الجذعية في الطب والأبحاث والمعارضة له، وهو منقسم إلى حجج أخلاقية (باللون الأصفر) وحجج علمية (باللون الأزرق) وحجج اجتماعية (باللون الأخضر).

من المهمِّ أن نتذكَّر أن بعض هذه الحجج قد تتداخل أيضًا في تصنيفها. على سبيل المثال، إنقاذ الأرواح البشرية يُعتبَر من اهتمامات الحجج الأخلاقية والعلمية والاجتماعية!

دعونا نلخِّص بعض النقاط الرئيسية التي تناولناها في هذا الشارح.