فيديو الدرس: الخلايا الجذعية الأحياء

نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعرف على الخلايا الجذعية، وأماكن وجودها، وكيف يمكن استخدامها لعلاج مجموعة من الأمراض التي تصيب الإنسان. وسنكتشف أيضًا لماذا تعد خلايا الإنسان الجذعية موضوعًا مثيرًا للجدل في علم الأحياء من خلال تقييم الحجج المؤيدة والمعارضة لاستخدامها في الطب الحديث. دعونا نبدأ.

الدماغ والقلب والعينان كلها أمثلة على أعضاء في جسم الإنسان. السبب في اعتبارها أعضاء هو أنها تتكون من أنسجة تحتوي على خلايا متمايزة. تتمايز الخلية إذا كانت ملتزمة بأن تكون نوعًا واحدًا محددًا من الخلايا متخصصًا في وظيفته. على سبيل المثال، يحتوي الدماغ على خلايا عصبية بها زوائد شجيرية ومحاور عصبية طويلة لنقل الإشارات الكهربائية من جسم الخلية وإليه. يحتوي القلب على خلايا منظمة لضربات القلب قادرة على بدء ضربات القلب وتنظيمها. وتحتوي العينان على خلايا شبكية مستقبلة للضوء متكيفة للاستجابة للضوء.

ومع ذلك، لم تكن هذه الأنواع من الخلايا متخصصة دائمًا بهذه الطريقة. في الحقيقة، نشأ كل هذه الأنواع من خلية غير متمايزة تعرف بالخلية الجذعية. لا تظهر الخلايا الجذعية أي تخصص، ومن ثم فإن لديها القدرة على التمايز إلى أي نوع من أنواع الخلايا المختلفة في جسم الإنسان التي يتجاوز عددها 200 نوع. يحدث هذا كثيرًا أثناء مراحل النمو الأولية عندما نتحول من كرة صغيرة من الخلايا إلى إنسان مكتمل النمو. ويمكن أن يحدث هذا أيضًا خلال ما بعد البلوغ؛ حيث تعمل الخلايا الجذعية بمثابة نظام إصلاح للأنسجة التالفة.

أين نجد خلايا الإنسان الجذعية إذن؟ لدى الإنسان ثلاثة أنواع مختلفة من الخلايا الجذعية تأتي من ثلاثة مصادر مختلفة على مدار حياته. يوجد النوع الأول بعد أيام قليلة فقط من إخصاب البويضة عندما تتكون كرة صغيرة من الخلايا تسمى الجنين الخلوي. تعرف هذه الخلايا بالخلايا الجذعية الجنينية، وتستمر في تكوين كل الأنسجة والأعضاء التي يتكون منها جسم الإنسان. المصدر الثاني للخلايا الجذعية هو الحبل السري. يتكون الحبل السري خلال الأسبوع السابع من الحمل؛ حيث يربط الجنين الخلوي بالأم، ويزال بعد الولادة. يمكنك رؤية المكان الذي اتصل به الحبل السري فيما مضى من خلال النظر إلى سرة البطن. الأوعية الدموية للحبل السري على وجه التحديد غنية جدًّا بالخلايا الجذعية.

النوع الأخير هو الخلايا الجذعية البالغة. يعد وصف هذه الخلايا بأنها «بالغة» محيرًا بعض الشيء؛ لأن هذه الخلايا لا توجد لدى البالغين فقط، بل لدى الأطفال والرضع أيضًا. توجد الخلايا الجذعية البالغة بأعداد ضئيلة في معظم أنسجة الجسم وأعضائه. تتمثل إحدى السمات المهمة للخلايا الجذعية في عدم إمكانية تمايزها كلها إلى العدد نفسه من أنواع الخلايا. توصف الخلايا الجذعية الجنينية بأنها خلايا متعددة القدرة. هذا يعني أنها يمكن أن تتمايز إلى أي نوع من أنواع خلايا جسم الإنسان باستثناء تلك الموجودة خارج الجنين الخلوي. الخلايا الجذعية الجنينية هي النوع الأكثر فائدة؛ إذ يمكن استخدامها لاستبدال الخلايا التالفة أو المريضة في أي جزء من الجسم.

يوصف كل من الحبل السري والخلايا الجذعية البالغة بأنه خلايا محدودة القدرة. هذا يعني أن بإمكانها التمايز إلى عدد محدود من أنواع الخلايا المختلفة، ولكن الوثيقة الصلة بعضها ببعض. أحد الأمثلة الجيدة على الخلايا الجذعية المحدودة القدرة هو الخلايا الموجودة في النخاع العظمي. وكما تلاحظ في الشكل، يمكن أن ينشأ عن هذه الخلايا الجذعية كل أنواع الخلايا المختلفة الموجودة في الدم: خلايا الدم الحمراء وخلايا الدم البيضاء والصفائح الدموية. لكن هل ستكون هذه الخلايا قادرة على التمايز إلى خلية كبدية على سبيل المثال؟ لا، لن تفعل ذلك. على الرغم من أن هذا يجعلها أقل فائدة من الخلايا الجذعية المتعددة القدرة، فإنه يظل بإمكاننا استخدامها في العلاجات التي تستهدف أمراضًا مثل ابيضاض الدم الذي يعد أحد أنواع سرطان الدم.

لا يقتصر وجود الخلايا الجذعية على الحيوانات فقط. إنها توجد في النباتات أيضًا. توجد الخلايا الجذعية النباتية وجودًا أساسيًّا في الأنسجة النامية للنبات التي تسمى الأنسجة المرستيمية. تقع هذه الأنسجة على قمم السيقان (أو البراعم) وأطراف الجذور، ومن ثم تعرف بالنسيج المرستيمي القمي للساق (أو البرعم)، والنسيج المرستيمي الطرفي للجذر. يحتوي بعض النباتات أيضًا على أنسجة جذعية نخاعية جانبية تتيح لها النمو حول الجذع، وهو ما يجعلها أكبر قطرًا ويمكنها من إنتاج الطبقة الخشبية الخارجية السميكة التي نراها في العديد من النباتات والأشجار الكبيرة. الخلايا المرستيمية خلايا كاملة القدرة، وهو ما يعني أنها قادرة على التمايز إلى أي نوع من خلايا أي نسيج أو عضو في النبات. في الواقع، تستطيع الخلايا الجذعية الكاملة القدرة في نهاية المطاف التمايز إلى كائن حي جديد كامل، وهو الأمر الذي لا تستطيع الخلايا الجذعية المتعددة القدرة فعله.

أصبحت الخلايا الجذعية لكل من الحيوانات والنباتات مجالًا متزايد الأهمية في علم الأحياء؛ إذ يقدم تطبيقات مثيرة في العديد من مجالات الحياة. على سبيل المثال، إذا أخذت عقلة نبات تحتوي على نسيج مرستيمي قمي للساق (أو البرعم) وأعدت زراعتها في الظروف المناسبة، فستنمو لتصبح نباتًا كاملًا يمثل نسيلة من النبات الأصلي. هذه تقنية سريعة ورخيصة تستخدم على نطاق واسع في أعمال البستنة لإنتاج نباتات ذات صفات مرغوب بها بكميات كبيرة. اقترح بعض الباحثين أيضًا إمكانية استخدام الخلايا المرستيمية في مستحضرات التجميل التي تعالج الآثار المصاحبة للتقدم في السن؛ لأنها تتمتع بخواص فريدة، وهو ما يعني أن بإمكانها تجديد حيوية الجلد.

إذن فيم يمكننا استخدام خلايا الإنسان الجذعية؟ تقدم خلايا الإنسان الجذعية إمكانيات مثيرة في الطب والبحث العلمي لعلاج العديد من الأمراض التي تهدد الحياة. على سبيل المثال، يمكن نقل الخلايا الجذعية البالغة من النخاع العظمي لمتبرع يتمتع بصحة جيدة وزراعتها في مريض يعاني من مرض في الدم، مثل ابيضاض الدم، الذي يؤثر على خلايا الدم البيضاء. بعد ذلك تتمايز الخلايا الجذعية إلى خلايا دم بيضاء سليمة لتحل محل الخلايا التالفة. تظهر الخلايا الجذعية الجنينية أيضًا العديد من الإمكانيات لاستبدال الخلايا التالفة لعلاج الحالات المرضية الحرجة. على سبيل المثال، أوضح الباحثون أن الخلايا الجذعية الجنينية يمكن أن تتمايز إلى خلايا عصبية منتجة للدوبامين يمكن استخدامها في علاج مرض باركنسون (أو الشلل الرعاش).

يعد مرض باركنسون حالة مرضية تموت فيها الخلايا العصبية المنتجة للدوبامين في الدماغ تدريجيًّا، وهو ما يؤدي إلى حدوث اضطرابات في الحركة والكلام. على الرغم من أن القدرة على علاج الأشخاص من الأمراض التي تؤثر على الحياة مثل مرض باركنسون أمر إيجابي حقًّا، فمن ناحية أخرى، يعد استخدام الخلايا الجذعية، وبخاصة تلك المأخوذة من الأجنة الخلوية، أمرًا مثيرًا للجدل للغاية لأنه يثير عددًا من القضايا التي سنناقشها لاحقًا في هذا الفيديو. للتغلب على بعض هذه القضايا، ابتكر العلماء أسلوبًا جديدًا للعمل بالخلايا الجذعية يسمى الخلايا الجذعية المتعددة القدرة المستحثة.

تنتج هذه الخلايا عن طريق أخذ خلايا جسدية متمايزة وإعادة برمجتها إلى خلايا جذعية متعددة القدرة. يمكن استخدام هذه الخلايا بنفس طريقة استخدام الخلايا الجذعية الجنينية، مع تمثل الاستفادة الكبرى منها في حصول المرضى على خلاياهم المعادة برمجتها. ومن ثم يمكن تجنب مشكلة رفض الجسم لها. لقد استخدمت بالفعل الخلايا الجذعية المتعددة القدرة المستحثة بفاعلية لإعادة تكوين القرنية في العين، واستعادة الإبصار لدى المرضى الذين فقدوا بصرهم. ثمة تقنية أخرى تسمى التجزئة الخلوية يمكن استخدامها للحصول على الخلايا الجذعية من المريض أو المتبرع.

أولًا، تؤخذ عينة، على سبيل المثال، من النخاع العظمي أو من الدم الموجود في الحبل السري في إجراء منفصل. بعد ذلك، تستخدم عملية تسمى الطرد المركزي لفصل مجموعات الخلايا المختلفة الموجودة في العينة وفقًا لكثافاتها المختلفة. يمكن بعد ذلك زراعة مجموعة الخلايا الجذعية المطلوبة واستخدامها في علاج معين. التجزئة الخلوية لا تسهل تصنيف الخلايا الجذعية فحسب، بل يمكن أن تكون مفيدة أيضًا في تقسيم مكونات أي نوع من الخلايا وفصلها لتحديد تركيب عضياتها وغيرها من التراكيب تحت الخلوية.

لقد سبق أن ذكرنا أن الخلايا الجذعية مجال علمي مثير للجدل إلى حد كبير. لذا، دعونا نتناول بعض الحجج المؤيدة والمعارضة لاستخدامها. قبل تقييم الحجج، من المفيد تقسيمها إلى قضايا أخلاقية وعلمية واجتماعية. القضية الأخلاقية هي أي أمر يتعلق بمفهوم الشخص عما هو صواب وما هو خطأ. والقضية العلمية هي أي أمر يمثل فرصة أو تحديًا للعلماء. أما القضية الاجتماعية، فهي أي أمر يؤثر على الناس في المجتمع. سنعرض هنا القضايا الأخلاقية باللون البرتقالي، والقضايا العلمية باللون الأزرق، والقضايا الاجتماعية باللون الأخضر.

أولًا، دعونا نتناول الحجج المؤيدة لاستخدام الخلايا الجذعية في الطب والأبحاث الطبية. إذا كان هناك زوجان غير قادرين على الإنجاب بشكل طبيعي، يمكن في بعض الأحيان مساعدتهما من خلال عملية تسمى الإخصاب في المختبر. أثناء الإخصاب في المختبر، تخلق الأجنة الخلوية بعدد أكبر مما يستخدم في نهاية الأمر. ومن ثم، تؤخذ الخلايا الجذعية الجنينية عادة من الأجنة الخلوية المتبقية التي يتخلص منها إذا لم تستخدم. تؤخذ دائمًا الخلايا الجذعية البالغة والخلايا الجذعية المتعددة القدرة المستحثة وخلايا الحبل السري الجذعية بإذن من متبرعين متطوعين.

تمتلك الخلايا الجذعية القدرة على علاج العديد من الحالات المرضية التي تهدد الحياة، مثل السرطان ومرض باركنسون، وتساعد على الشفاء منها أيضًا. تمتلك الخلايا الجذعية أيضًا القدرة على إنماء أعضاء كاملة يمكن استخدامها بعد ذلك في زراعة الأعضاء. ونظرًا لأن العضو الجديد سيتكون من خلايا المريض نفسه، فلن يرفضه الجهاز المناعي للجسم. ومن خلال اختبار علاجات جديدة على الأنسجة النامية من خلايا جذعية، يمكننا إجراء تحسينات كبيرة على العلاجات الطبية الموجودة حاليًّا.

والآن، دعونا نلق نظرة على الحجج المعارضة لاستخدام الخلايا الجذعية. يعتقد بعض الناس أن كل جنين خلوي إنسان يحتمل وجوده لم يوافق على أخذ خلايا جذعية جنينية منه. على الرغم من أن معظمنا يمكن أن يختار التبرع بالخلايا الجذعية البالغة من النخاع العظمي للمساعدة في علاج المرضى المصابين بابيضاض الدم، فإن الأمر يتضمن إجراء جراحيًّا جائرًا، وهو ما يؤدي إلى إعراض العديد من الأشخاص عن التسجيل في سجل التبرع بالخلايا الجذعية. ومن الممكن أن تؤدي العملية المستخدمة لإنتاج الخلايا الجذعية المتعددة القدرة المستحثة إلى حدوث طفرات ضارة محتملة. يعد العلاج بالخلايا الجذعية باهظ التكلفة، سواء تكفلت به على نفقتك الخاصة أو تكفلت به الدولة من أموال دافعي الضرائب. وأخيرًا، يجنى الكثير من الأموال من جمع الخلايا الجذعية البشرية وتخزينها، ويمكن أن يؤدي هذا إلى استغلال المرضى.

الآن، وبعد أن عرفنا كل ما يتعلق بالخلايا الجذعية، دعونا نتناول سؤالًا تدريبيًّا.

يحدث التنكس البقعي عندما تتوقف الخلايا الحساسة للضوء في منتصف العين عن أداء وظائفها. أي مما يلي يفسر بشكل أفضل كيف يمكن استخدام الخلايا الجذعية لعلاج شخص يعاني من التنكس البقعي؟ (أ) يمكن تحفيز الخلايا الجذعية حتى تتمايز إلى خلايا حساسة للضوء تحل محل الخلايا التالفة. (ب) يمكن استخدام الخلايا الجذعية لتخليق مقلة عين كاملة تستبدل بعين الشخص الذي يعاني من هذه الحالة. (ج) يمكن وضع الخلايا الجذعية في العين لإصلاح الخلايا التالفة. (د) يمكن أن تحفز الخلايا الجذعية استجابة مناعية لإصلاح الخلايا التالفة. (هـ) لا يمكن استخدام الخلايا الجذعية لعلاج هذه الحالة.

دعونا نحذف خيارات الإجابة المتعددة مؤقتًا ونستعرض كيف يمكن استخدام الخلايا الجذعية لعلاج حالات مرضية مثل التنكس البقعي. لعلك تتذكر أن الأعضاء مثل العين تحتوي على أنسجة تتكون من خلايا متخصصة متكيفة مع وظيفتها. على سبيل المثال، يتكون نسيج شبكية العين من خلايا متخصصة بكونها حساسة للضوء. نصف الخلايا المتخصصة مثل هذه الخلايا بأنها متمايزة لأنها ملتزمة بكونها متخصصة في وظيفتها. ومع ذلك، لا تتمايز كل الخلايا. بعض الخلايا، التي يمكن العثور عليها في الأجنة الخلوية البشرية النامية، أو في الحبل السري، أو في بعض أنسجة جسم الإنسان المكتمل النمو، أو التي يمكن تخليقها صناعيًّا من خلايا الجلد المعادة برمجتها، غير متمايزة وتعرف بالخلايا الجذعية.

نظرًا لأن الخلايا الجذعية ليست متخصصة، فهي قادرة على التمايز إلى مجموعة من أنواع الخلايا المختلفة. هذه هي الطريقة التي تتكون بها كل أنسجتنا وأعضائنا أثناء النمو، وتصلح من خلالها نفسها إذا تعرضت للتلف خلال ما بعد البلوغ. الخلايا الجذعية مفيدة أيضًا للغاية لنا لأنه يمكن استخدامها في الطب والبحث العلمي. يدور هذا السؤال حول التنكس البقعي، وهو إحدى الحالات المرضية التي يمكن علاجها باستخدام الخلايا الجذعية. البقعة هي المنطقة في الشبكية الموضحة باللون البرتقالي في هذا الشكل. يحدث التنكس البقعي عندما تتوقف الخلايا الحساسة للضوء التي تتكون منها هذه المنطقة عن العمل تدريجيًّا بمرور الوقت، وهو ما يؤدي إلى فقدان البصر، خاصة في مركز مجال رؤية المريض.

لحسن الحظ، تمتلك الخلايا الجذعية قدرة كبيرة على علاج التنكس البقعي. يمكن أن يعدل العلماء الخلايا الجذعية ببروتينات معينة تسمى عوامل النسخ، وهي التي من شأنها تحفيز الخلايا الجذعية على التمايز إلى خلايا حساسة للضوء. بعد ذلك، يمكن إدخال هذه الخلايا السليمة في البقعة لتحل محل الخلايا التالفة.

يمكننا الآن العودة إلى خيارات الإجابة المتعددة للإجابة عن هذا السؤال. العبارة التي تفسر بشكل أفضل كيف يمكن استخدام الخلايا الجذعية لعلاج شخص يعاني من التنكس البقعي هي الخيار (أ). يمكن تحفيز الخلايا الجذعية حتى تتمايز إلى خلايا حساسة للضوء تحل محل الخلايا التالفة.

لنلخص ما تعلمناه في هذا الفيديو من خلال مراجعة النقاط الرئيسية. الخلايا الجذعية خلايا حيوانية أو نباتية غير متخصصة قادرة على التمايز إلى مجموعة من أنواع الخلايا. يمكن أن تكون هذه الخلايا الجذعية خلايا كاملة القدرة أو متعددة القدرة أو محدودة القدرة. توجد أربعة أنواع من الخلايا الجذعية البشرية، وكلها مشتقة من مصادر مختلفة. للخلايا الجذعية استخدامات عديدة ومختلفة، لا سيما في مجالي الطب والبحث العلمي. ومع ذلك، يوجد العديد من القضايا المحيطة بهذه الاستخدامات، وهو ما يجعل الخلايا الجذعية مجالًا مثيرًا للجدل إلى حد كبير في علم الأحياء.