الجمعة، 2 مارس 2018

أنواع الخلايا الجذعية

  1. أنواع الخلايا الجذعية
    تنقسم الخلايا الجذعية إلى أربعة أنواع حسب قدرتها على التمايز وإنتاج خلايا أخرى مختلفة الأنواع:
    1. الخلية الجذعية "كاملة القدرات" Totipotentوالتي تستطيع إنتاج كائن حيّ بكامل أعضائه وهذه موجودة فقط في المراحل الأولى من تطوّر الجنين.
    2. الخلية الجذعية "عالية القدرات" Pluripotent والتي تستطيع إنتاج أنواع مختلفة من الأنسجة والأعضاء وتوجد في الجنين في مراحله المتقدمة، بالإضافة إلى وجودها بكميّات قليلة في أماكن مختلفة من الإنسان البالغ، كما ويمكن تحويل الخلايا الجسمية الى خلايا جذعية عالية القدرات عن طريق ادخال جينات محددة لإنتاج خلايا جذعية عالية القدرات induced Pluripotent Stem Cells (iPSC )
    3. الخلية الجذعية "متعدِّدة القدرات" Multipotent والتي تستطيع التمايز وإنتاج أنواع مختلفة من الخلايا التي تنتمي إلى نفس العضو أو النسيج مثل تلك الموجودة في نخاع العظم والتي تنتج الأنواع المختلفة من خلايا الدم.
    4. الخلايا الجذعية "أحادية القدرات" Unipotent والتي تستطيع إنتاج نوع واحد من الخلايا المتخصصة.
    الخلايا الجذعية و الحياة
    الخلايا الجذعية خلايا غير متخصصة وظيفتها التجديد المستمر وإصلاح ما يتلف في الجسم. وتسمى أيضاً بالخلايا الجذرية وخلايا المنشأ، ولها خصائص تميزها عن باقي خلايا الجسم وهي قدرتها على تجديد نفسها لفترات طويلة قد تصل إلى حياة الإنسان كلها، وقدرتها على الهجرة إلى أي جزء من الجسم حيث تسكن أو حيث يحتاج إليها الجسم، وكذلك قدرتها على التمايز إلى خلايا متخصصة في معظم أجزاء الجسم كخلايا القلب النّابضة أو الخلايا العضلية أو العصبية أو خلايا العين التي تبصر النور أو خلايا البنكرياس المفرزة للإنسولين أو خلايا الكبد المفرِزة للإنزيمات، وغيرها الكثير من أنواع خلايا الجسم.
    فمنذ اللحظة الأولى من ولوج الحيوان المنوي الذكري داخل البويضة الأنثوية تبدأ عملية بناء الأنسجة والأجهزة المختلفة، ويقابلها على الجانب الآخر هلاك وتلف في هذه الأنسجة المُصنّعة ليتم التخلص من الخلايا الزائدة أو تلك التي انتهت مدة صلاحيتها. بهذان الإتجاهان المختلفان تبدأ الحياة بين التجديد والبناء الذي تقوده الخلايا الجذعية من جهة، والتلف والهلاك وإنتهاء الحياة من الجهة الأخرى. وتبقى كفة هذا السباق راجحة بفارق كبير لصالح البناء والتجديد طوال فترة الحمل والتطور الجنيني حيث يزداد بذلك حجم الجنين بشكل سريع ولكنه متباطىء، ثم يخف هذا الفارق بعد الولادة ولكنه يبقى لصالح البناء والتجديد حتى يصل الإنسان إلى فترة البلوغ حينما تتساوى سرعة التجديد مع سرعة الإتلاف مما يبقي الإنسان الشاب على حجمه المتناسق. ثم تبدأ كفة السباق تتجه نحو الفناء عندما تزيد سرعة تلف الخلايا وهلاكها مقارنة بنقصان سرعة التجديد لدى الخلايا الجذعية حتى يصل الجسم إلى نقطة اللاعودة وعدم القدرة على التجديد فتنتهي الحياة .
    الإهتمام العالمي بالخلايا الجذعية
    في كل يوم يزداد الإهتمام عالمياً بالخلايا الجذعية وإمكانية إستخدامها في علاج الأمراض المختلفة، ففي السنوات العشر الأخيرة (2006-2015) تم نشر 287,563 نشرة علمية متخصصة في الخلايا الجذعية وهذا الرقم يفوق ما تم نشره عن الخلايا الجذعية منذ عام 1970.
    مصادر الخلايا الجذعية
    تنقسم الخلايا الجذعية إلى نوعين رئيسين من حيث المصادر: الجنينيّة والبالغة
    . الخلايا الجذعية الجنينية وهي المسؤولة عن تكوُّن الجنين في المراحل المبكِّرة من تطوُّره في رحم الأم ولها قدرات عالية على التمايز إلى خلايا الجسم المختلفة.
    . الخلايا الجذعية البالغة والتي توجد في أماكن متعدِّدة من جسم الإنسان في كافة مراحله العُمرية وتأخذ بالتناقص مع تقدُّم العمر.
    وتتمثل مصادر وأنواع الخلايا الجذعية البالغة بـ :
    - نخاع أو نقي العظم الأحمر: المكان الذي تتمركز الكمّية الأكبر من الخلايا الجذعية في الإنسان البالغ والتي تقوم بتجديد الدم بشكل متواصل وبنظام متوازن طيلة فترة حياة الإنسان وتستجيب إلى حاجة الجسم المتواصلة للتجديد وذلك بتصنيع خلايا متخصصة لعلاج إصابات الأعضاء المختلفة ونقلها إليها عن طريق الدم.
    - الحبل السُّريّ للمواليد: يحتوي على نِسب عالية من الخلايا الجذعية مختلفة الأنواع والتي يمكن تجميعها عند الولادة واستخدامها مباشرة أو حفظها لفترات طويلة قد تصل إلى عشرات السنين لما لها من فوائد في علاج الأمراض المختلفة للوليد نفسه أو لأخوته ووالديه، وأيضاً لأشخاص آخرين حسب تطابق الأنسجة معهم.
    - الدهون: تحتوي الدهون على نِسبة لا بأس بها من الخلايا الجذعية البالغة متعددة القدرات وقد استخدمت مؤخرآ في علاج عدد من الأمراض منها أمراض القلب والشرايين، والتقرحات والجروح المزمنة، وأمراض العظام والمفاصل.
    - أعضاء متعدَّدة: يوجد كميات متفاوتة من الخلايا الجذعية في أعضاء متعدَّدة من الجسم والتي تعمل كمصنع فوري للمحافظة على التجديد المستمر للأعضاء وذلك للتعويض عن الخلايا التي تموت بشكل طبيعي. كما ويمكن الحصول على الخلايا الجذعية من أجزاء أخرى من الجسم مثل الجلد وبصيلات الشعر. وما زال العلماء يكتشفون مصادر جديدة للخلايا الجذعية في جسم الإنسان حيث تم مؤخراً الكشف عن الأسنان ودم الطمث كمصدر كبير للخلايا الجذعية وكذلك وجود كميات قليلة منها في حليب الأم والمشيمة وأجزاء أخرى من الجسم.
    كيفية الحصول على الخلايا الجذعية
    تعتمد طريقة الحصول على الخلايا الجذعية في الدرجة الأولى على المرض المراد علاجه والذي بدوره يحدد أيضاً مصدر الخلايا المعالِجة. حيث يتم الحصول على الخلايا وفقأ لمصدرها ونوعها من خلال:
    - نخاع عظم الإنسان البالغ: ويتم سحب النخاع من إحدى العظام الرئيسة في الجسم مثل عظام الحوض، ويمكن تحريك الخلايا الجذعية من نخاع العظم الى الدم وذلك بإستخدام أدوية خاصة محرِّكة للخلايا الجذعية وأكثرها إستخداماً ما يعرف بإسمGranulocyte Colony Stimulating Factor (G-CSF( والذي يعطى للشخص المراد سحب الخلايا الجذعية منه لعدة أيام حيث يؤدي إلى تكثير الخلايا الجذعية في الدورة الدموية إلى أضعاف كثيرة مما يمكن الحصول عليها بطريقة أسهل من الدم مباشرة وبكميّات كبيرة تُغني عن الحاجة لتكثير الخلايا خارج الجسم وتعريضها مخبرياً لظروف قد تكون غير آمنة.
    - الحبل السُّري: ويتم مباشرة بعد الولادة تجميع الدم من الحبل السُّري ثم تنقّى الخلايا لإزالة الشوائب والخلايا غير المرغوب بها، ليتم استخدامها في العلاج أو يُقلّل حجمها وتوضع في مادة حافظة وأنابيب أو أكياس ثم تُحفظ في النيتروجين السائل في درجات حرارة منخفضة جداً تصل الى 196 درجة تحت الصفر لسنوات عديدة حيث يمكن الإستفادة منها بعد ذلك.
    - الدهون: ويتم عن طريق شفط الدهون من أماكن محددة من الجسم، ثم يتم تفكيك النسيج الدهني بطريقة خاصة في المختبر ليتم بعدها استخلاص الخلايا الجذعية بطرق مختلفة.
    - الخلايا الجذعية الجنينية: وتؤخذ من الجنين في مراحله التطورية الأولى ويتم تكثيرها وتحفيزها مخبرياً للتمايز إلى خلايا متخصصة خارج الجسم ليتم حقنها بعد أن تُثبِت أنها قد تحولت إلى خلايا متخصصة.
    الأمراض الممكن علاجها بالخلايا الجذعية
    تنقسم الأمراض التي يمكن علاجها بإستخدام الخلايا الجذعية إلى ثلاثة أنواع:
    - النوع الأول: أمراض تم علاجها بنجاح ولها طرق علاجية روتينية مثبتة علمياً وموافَق عليها عالمياً مثل السرطان وإعادة بناء نخاع العظم بعد العلاج الكيماوي أو الإشعاعي، والأمراض الوراثية مثل الثلاسيميا وأمراض نقصان المناعة والأمراض المتعلّقة بنقص القدرة على البناء والهدم.
    - النوع الثاني: ويتضمن أمراض تم استخدام الخلايا الجذعية في علاجها بشكل مكثف في السنوات العشر الماضية في شتى أنحاء العالم وفيها نتائج مشجعة ويطغى عليها طابع النجاح بشكل عام ولكنها لم تُعتمد بعد كطريقة علاجية روتينية في الكثير من الدول، ومنها أمراض القلب والكبد والسكري والعقم والأمراض العصبية مثل الشلل والزهايمر وغيرها.
    - النوع الثالث: فما زالت الأبحاث في بدايتها وبها نتائج متفاوتة بين الفرق العلمية، ولكن قد يكون لها مستقبل واعد مع مرور الوقت مثل الفشل الكلوي وفقدان البصر.
    وتتفاوت قدرة الخلايا الجذعية على علاج الأمراض المختلفة حسب المرض وحسب مقدرة الفريق المعالج في الحصول على الخلايا الجذعية المناسبة لكل مرض وطريقة الحصول عليها وكذلك طريقة العلاج بها.



    -------
    زراعة الخلايا الجذعية
    يتم العلاج بالخلايا الجذعية عن طريق ما يسمى بـ "زراعة الخلايا الجذعية" Stem Cell Transplantation، وهذه العملية تتطلب الفهم الكامل والمسبق لثلاثة أمور والتي يجب على الفريق المُعالِج معرفتها قبل الشروع في عملية العلاج وهي:
    - الأول: تحديد مصدر ونوع الخلايا الجذعية المُراد إستخدامها
    - الثاني: طريقة الحصول عليها والعمل بها قبل زراعتها في المريض
    - الثالث: كيفية زراعتها في المريض.
    وهناك نوعين من زراعة الخلايا الجذعية :
    الأول: زراعة ذاتية Autologous حيث تؤخذ الخلايا وتُزرع في نفس الشخص.
    الثاني: يتطلب نقل الخلايا الجذعية من شخص لآخر Allogeneic.
    فمتى تُزرع الخلايا الجذعية من نفس الشخص ومتى نلجأ لمتبرع آخر لها؟ الأفضل طبياً أن تستخدم الخلايا الجذعية من نفس المريض وذلك لتفادي حصول رفض للخلايا إذا ما زرعت من شخص آخر، ولكن عندما تكون الخلايا الجذعية في المريض غير سليمة كما هو الحال في الأمراض الوراثية مثل الثلاسيميا أو عندما تصاب الخلايا الجذعية بسرطان كما هو الحال في بعض سرطان الدم أو اللوكيميا (تبيُّض الدم)، فإننا نلجأ للحصول عليها من متبرع آخر. واختيار المتبرِّع عملية ليست بالسهلة وتتم بعد إجراء فحوصات تطابق الأنسجة بين المريض وبين كل متبرع مُحتمل، فأفضل المتبرعين للمريض هو التوأم المطابق إن وُجد، وإن لم يوجد فيتم فحص الأخوة والأخوات ثم الوالدين ثم بعد ذلك الأقرباء، وإن لم يوجد فيتم البحث عن متبرعين مسجَّلين في قوائم خاصة بالتبرع بالخلايا الجذعية حسب أنواع تطابق الأنسجة لديهم كما هو معمول به في بعض دول العالم.


    معوقات إستخدام الخلايا الجذعية
    هناك عدة معوقات لإستخدام الخلايا الجذعية في علاج الأمراض، فحتى يومنا هذا ما زال إستخدام الخلايا الجذعية كطريقة علاجية بطريقة معتمدة محصوراً فقط في علاج أمراض السرطان وبعض الأمراض الوراثية في الدم والمناعة.
    وهناك العديد من الدول مثل الولايات المتحدة وبعض دول أوروبا الغربية واليابان ما زالت تحظر إستخدام الخلايا الجذعية في العلاج خارج إطار أمراض محددة، وذلك لعدة أسباب منها قلة عدد الدراسات السريرية الخاضعة لقوانين تلك الدول والتي تقنع السلطات فيها بجدوى إستخدام الخلايا الجذعية في أمراض محددة بالرغم من وجود دراسات كبيرة خارج حدودها وبأعلى المعايير العلمية والأخلاقية. ويعود السبب في قلة عدد الدراسات السريرية في تلك الدول الى عدم إهتمام الشركات المصنعة للأدوية - وهي التي تقوم عادة بمثل هذه الدراسات - بالقيام بمثل هذه الدراسات وذلك لعدم اقتناع هذه الشركات بالجدوى الإقتصادية للعلاج بالخلايا الجذعية بسبب عدم قدرة هذه الشركات على انتاج الخلايا الجذعية بكميات تجارية تمكنها من بيعها في الأسواق بنفس طريقة الأدوية، هذا بالإضافة الى ارتفاع كلفة العلاج بالخلايا الجذعية بسبب الكلفة الباهضة للمستحضرات والأجهزة اللازمة لفصل وتحضير الخلايا الجذعية وكلفة استيرادها والتي تتحكم فيها عادة الشركات المصنعة لهذه المواد تحت بند أجهزة ومستحضرات بحثية.
    ويضاف إلى هذه المعوقات أيضاً عدم وجود الوعي اللازم لدى شرائح واسعة من المجتمعات في مختلف الدول عن الخلايا الجذعية وقدراتها المتباينة على علاج مختلف الأمراض، لذلك فإنه لا بد من العمل على تثقيف وتوعية الشعوب بهذا العلم الجديد الذي بلا شك سيكون له الأثر الأكبر في الطب والعلاج في المستقبل.
    محاذير استخدام الخلايا الجذعية
    تتركز أخطار العلاج بالخلايا الجذعية في أمرين:
    الأول: متعلق بنوع الخلايا المزروعة في جسم الإنسان المراد علاجه، حيث يتم تحديد الخطر الممكن للخلايا المزروعة إعتماداً على نوعها وقدرتها والمصدر الذي أخذت منه وكذلك العوامل التي تعرضت لها الخلايا بعد أخذها من المصدر وقبل زراعتها في الجسم. أمّا الخلايا الأكثر أماناً فهي تلك المأخوذة من نفس المريض Autologous حيث لا يرفضها الجسم ولا تقوم بمهاجمة الجسم كونها جزءاً منه، ولكن يأتي مع هذا الأمان نقص في قدرة هذه الخلايا على العلاج وخصوصاً في علاج الأمراض المزمنة كون الخلايا عمرها يساوي نفس عمر المريض المأخوذة منه فإن كان المريض طفلاً أو شاباً فلا ضير من ذلك ولكن إذا كان المريض كهلاً فإن قدرة الخلايا على العلاج والتحول إلى خلايا متخصصة تقل مع تقدم العمر. وأكثر الخلايا أماناً بعد الخلايا الذاتية هي خلايا الحبل السُّرّي للمواليد لأنها غير مُعرَّفة كخلايا غريبة عن الجسم، وتأتي بعد ذلك الخلايا الأقل أماناً وهي الخلايا الجذعية البالغة المأخوذة من شخص آخر حيث من الممكن أن يرفضها الجسم كونها غريبة وهناك إمكانية أن تحفِّز هذه الخلايا هجوماً من جهاز المناعة في الشخص المزروعة فيه نحو العضو الذي زُرِعت فيه، بالإضافة إلى أن زراعة خلايا جذعية غير نقية قد تحتوي على خلايا مناعية قد تقوم بمهاجمة الجسم وتسبب اشكالات مرضية خطيرة.
    الثاني: متعلق بنوع العملية التي تجرى للمريض لزراعة الخلايا الجذعية، حيث أن هناك احتياطات واجراءات ضرورية كما هو الحال في العمليات الجراحية وأي خلل أو إهمال سيؤدي الى مضاعفات.
    منقول من موقع المركز العربي للخلايا الجزعية
---------------------------------------------

ومن موقع نيشر

esearch Highlights

Nature Reports Stem Cells
Published online: 6 December 2007 | doi:10.1038/stemcells.2007.124

Adult cells reprogrammed to pluripotency, without tumors

Monya Baker1
Just a trio of introduced genes can send cells back in development
In a suite of three papers, two separate teams have transformed human skin cells into cells that are virtually indistinguishable from human embryonic stem cells. This could provide a way to generate all kinds of tissues from individual patients. That would make it easier to study diseases with genetic components and, perhaps, to generate replacement tissue that would not be rejected by patients' immune systems.
At Kyoto University, a team led by Shinya Yamanaka published a paper in Cell showing that differentiated human cells could be reprogrammed to an embryo-like state1 using the same formula that he had previously used to transform differentiated mouse cells2, 3. First the researchers engineered cultured human skin cells (called fibroblasts) so that additional genes could be inserted more easily. The team added viruses engineered to introduce 4 genes (OCT3/4 SOX2, KLF4, and c-MYC) into cultured skin cells collected from adults. After several weeks in culture, the team started to see colonies resembling those formed by human embryonic stem (ES) cells. When these cells, called induced pluripotent stem (iPS) cells, were expanded and tested, they were very similar to ES cells. Cell populations doubled at about the same rate; the chromosome-preserving enzyme telomerase, active in ES cells, was also active in iPS cells. Several pluripotency genes that are silenced in fibroblasts but active in ES cells were active in the iPS cells. Genes from the retrovirus were also silenced, indicating that the transformation happens by shifting gene expression of endogenous genes. The iPS cells could be differentiated to make beating heart muscle and proteins characteristic of neurons. They could also make representatives of the three major cells types (ectoderm, mesoderm, and endoderm) in vivo and in vitro. Gene expression assays showed that 1,267 genes had a five-fold difference in expression between hES and iPS cells. More than five thousand genes showed a five-fold difference in expression between fibroblasts and the iPS cells derived from them.
At the University of Wisconsin, a team led by James Thomson and Junying Yu published the success of a similar approach in Science4 Starting with a panel of 14 genes known to be more highly expressed in embryonic stem cells than in other cell types, they also found a quartet of genes that could transform differentiated human cells into a versatile state. In place of KLF4 and c-MYC, this set included the genes for NANOG and LIN28. The researchers used fibroblasts cultured from skin cells from a newborn boy and a fetus. From 600,000 neonatal cells, the researchers generated 57 colonies similar to those of ES cells. These were selected and cultured into 4 cell lines, which behave like ES cells in culture. (Though the work has not yet been published, they say they have also been able to transform cells taken from adults.) These cells expressed genes and surface proteins characteristic of ES cells and, like cells from Yamanaka's team, were capable of forming teratomas, or tumors with cells representing the three embryonic germ layers.
Just after the Cell and Science papers came out, Yamanaka published an additional paper in Nature Biotechnology showing that both human and mouse adult fibroblasts could be reprogrammed using only three genes.5 The transformation took about a week longer to happen and was less efficient but more specific. This finding is significant because the gene that was eliminated, c-MYC, can cause cancer. Earlier studies using c-MYC showed that the iPS cells could be mixed with early mouse embryos and contribute to all types of tissues in live-born chimeric mice, but that these mice were prone to tumors.3 The mouse cells transformed with three genes could also contribute to many of the specialized tissues in chimeric mice, and showed many of the cell-surface markers and other qualities characteristic of high-quality iPS cells. Moreover, Yamanaka also showed that the three genes originally used in reprogramming could be replaced with closely related genes.
Thomson believes they would be very difficult to distinguish from ES cells in terms of behavior, but iPS cells contain several copies of inserted genes. Both Thomson and Yamanaka believe their cells should be studied alongside embryonic stem cells to see what differences exist between them and how much such differences might matter. However, the fact that multiple routes can reprogram differentiated cells increases the likelihood that this technique can be used to create cells for routine drug screening and, perhaps, for cell therapies.
Top

References

  1. Takahashi K. et al. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell advance online publication 20 November 2007. doi: 10.1016/j.cell.2007.11.019 | Article |
  2. Takahashi K. & Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126, 663–76 (2006) | Article | PubMed | ISI | ChemPort |
  3. Okita K., Ichisaka T., & Yamanaka S. Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells. Nature 448, 260–262 (2007). | Article |
  4. Yu, J. et al. Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science advance online publication 20 November 2007. doi: 10.1126/science.1151526 | Article |
  5. Nakagawa, M. et al. Generation of induced pluripotent stem cells without Myc from mouse and human fibroblasts. Nat. Biotechnol. Advance online publication 30 November 2007. doi: 10.1038/nbt1374 | Article |

Author affiliation

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق