معركة قديمة تدور في الحمض النووي لكل جنين

الورقة الجديدة هي نتيجة لتحليلات حسابية هائلة ، شارك فيها باحثون في ألمانيا وإسبانيا والمملكة المتحدة ، لفهم الدور الذي تلعبه الفيروسات القهقرية القديمة في التطور الجنيني المبكر – كيف تضر وكيف تساعد. نشأ هذا من العمل الذي قام به سينغ كطالب دكتوراه في مركز ماكس ديلبروك في برلين ، عندما جمع مجموعات بيانات من 11 دراسة لتتبع بشق الأنفس الخلايا الجذعية الجنينية الفردية من الإخصاب إلى الانغراس.

أجرى تحليلًا جمَّع الخلايا بناءً على تشابه تعبيرها الجيني. تم تجميع معظمها وفقًا للواسمات الجينية التي تحدد مصيرها داخل الجنين النامي – على سبيل المثال ، إذا كانت ستصبح جزءًا من الأديم الظاهر ، أو السلائف لخلايا الجلد والدماغ ، أو الأديم الباطن ، الذي يتطور إلى أنسجة الجهاز التنفسي والجهاز الهضمي.

لكن يبدو أن مجموعة واحدة لم يتم تحديدها لأي نوع من المستقبل. بدلاً من ذلك ، كانت لديهم بصمات تلف الحمض النووي وسلائف موت الخلايا المبرمج ، وهي آلية خاضعة للرقابة يستخدمها الجسم لاستبعاد الخلايا المجهدة أو التالفة. يشتبه سينغ في أن هذا الضرر كان بطاقة اتصال LINE-1. أطلق فريق سينغ على هذه الخلايا التالفة اسم “REjects” ، إشارة إلى سبب وفاتها: RE لـ “العناصر الرجعية” مثل LINE-1 ، “المرفوضة” من الجنين النامي.

وجد فريق سينغ أنه في اليوم الخامس للجنين بعد الإخصاب ، لا تزال الأجسام المضادة المدمرة للذات موجودة جنبًا إلى جنب مع الخلايا السليمة التي سيضحون بأنفسهم لحمايتها. لكن الخلايا الباقية تعبر عن شيء لا يفعله الرفض: HERVH. على الرغم من كونه غازيًا قديمًا آخر ، إلا أن HERVH في الواقع يقمع LINE-1 ، يحمي الخلايا متعددة القدرات من الأذى ويضمن استمرارها في الانقسام. يقول سينغ: “إنها نوع من العلاقة الرومانسية”. “لقد غزت هذه الفيروسات القهقرية لقتل النظام ، وهي تعمل الآن على حماية النظام من الفيروسات القهقرية الأخرى.”

يُحاط الجنين البالغ من العمر خمسة أيام بطبقة خارجية من الخلايا ستصبح قريبًا المشيمة. ينشط LINE-1 داخل هذه الخلايا أيضًا ، ولكن على عكس الرفض ، لا تموت. يشك سينغ في أنه نظرًا لأن المشيمة تبقى لمدة تسعة أشهر فقط ، وليس مدى الحياة بأكملها ، فإن خلاياها لا تدوم طويلاً بما يكفي لتلف الحمض النووي.

يقول وير إن هذه النتائج “رائعة”. لكن استخلاص استنتاجات قوية حول التطور الجنيني في الرحم بناءً على دراسة معملية أمر صعب. في حين أن تعبير LINE-1 و HERVH ظهر بشكل متبادل – رفض التعبير عن LINE-1 وليس HERVH ، والعكس بالعكس بالنسبة للخلايا الباقية – لم يكن لدى هؤلاء الباحثين طريقة للعثور على دليل مباشر على أن HERVH يتحكم في LINE-1 ، كما يقول Cedric Feschotte ، علم الأحياء الجزيئي وأستاذ علم الوراثة بجامعة كورنيل الذي لم يشارك في هذه الدراسة. يضيف وير أنه من غير المعروف أيضًا ما إذا كانت REjects مجرد قمامة ، أو ما إذا كانت تخدم دورًا وظيفيًا ، وإن كان موجزًا ​​، في تطور الجنين.

من الصعب أيضًا إجراء أبحاث الخلايا الجذعية الجنينية لأنها محفوفة بالمخاطر أخلاقياً. لا تسمح العديد من المناطق بذلك ، وفي المناطق التي تسمح بذلك ، يعتمد الباحثون على بقايا الأجنة ، المجمدة عند عمر خمسة أيام تقريبًا ، والتي تبرع بها الآباء بعد أن يكون لديهم دورة أطفال الأنابيب ناجحة. نظرًا لأن هذه الأجنة تُلاحظ خارج جسم الوالدين ، “لا يمكن للباحثين استبعاد أن بعض النتائج هي نتاج للزراعة في المختبر” ، كما يقول فيشوت.

مع إدخال الأجنة الاصطناعية ، وهي كرات ثلاثية الأبعاد من الخلايا مشتقة من الخلايا الجذعية بدلاً من الحيوانات المنوية والبويضات ، يعتقد فيسكوت أن العلماء قد يكونون قادرين على الإجابة على بعض هذه الأسئلة العالقة.

يقول سينغ إن القدرة على انتقاء الخلايا متعددة القدرات من خلايا REject داخل الجنين المبكر ستكون ضرورية للباحثين الذين يدرسون الطب التجديدي ، الذين يحتاجون إلى أن يكونوا قادرين على زراعة أنواع مختلفة من أنسجة الجسم من أجل إنشاء نماذج معملية للأمراض. إن تحديد الأسباب المحتملة لتلف الخلايا الجنينية يوسع أيضًا فهمنا للحمل المبكر. يقول فيشوت ، ربما يومًا ما ، قد تساعد مراقبة مستويات تعبير LINE-1 في الأجنة التي تنمو في عيادات الخصوبة في تفسير الخسائر المبكرة جدًا في مرحلة الزرع.

ولكن أكثر من أي شيء آخر ، توضح هذه النتائج أن الجينوم ليس مجرد دليل إرشادي ولكنه نظام بيئي كامل. يقول فيشوت: “هناك تفاعلات بين الفريسة والحيوانات المفترسة”. “كل هذه التفاعلات البيولوجية المعقدة حقًا ، كلها تحدث في الجينوم.”