التعرف على زوج من البروتينات.. هذه علاقتهما بنمو عظام الجنين

تم التعرف على زوج من البروتينات، YAP وTAZ، كموصلين لنمو العظام في الرحم، ويمكن أن يوفرا نظرة ثاقبة للأمراض الوراثية مثل تكون العظم الناقص، المعروف باسم مرض هشاشة العظام.

يضيف هذا البحث الصغير القائم على الحيوانات، والذي نُشر في مجلة Developmental Cell بقيادة أعضاء من مختبر أبحاث ماكاي لجراحة العظام التابع لكلية بيرلمان للطب بجامعة بنسلفانيا، فهمًا لمجال علم الأحياء الميكانيكي، الذي يدرس كيفية تأثير القوى الميكانيكية على علم الأحياء، حسب ما نشر في موقع ميديكال إكسبرس.

وقال كبير مؤلفي الدراسة، جويل بوركل، أستاذ مشارك في جراحة العظام: «بالرغم من أكثر من قرن من الدراسة حول ميكانيكية تطور العظام، فإن الأساس الخلوي والجزيئي ظل غامضًا إلى حد كبير».

وأضاف: «هنا، حددنا مجموعة جديدة من الخلايا التي تعتبر أساسية لتحويل قالب الغضروف المبكر في الجسم إلى عظام، مسترشدة بالبروتينات المنظمة للجينات المنشطة بالقوة، YAP وTAZ».

سلائف بانيات العظم المرتبطة بالأوعية الدموية

من خلال تمشيط الجينات التي تعبر عنها الخلايا الفردية في أطراف الفئران النامية، من خلال تسلسل الخلية الواحدة، وجد بوركل والمؤلف الأول للدراسة، طالب الدكتوراه السابق في الهندسة الحيوية بجامعة بنسلفانيا جوزيف كولينز، مع زملائهم، وصفًا لفصل دراسي من الخلايا التي أطلقوا عليها اسم «سلائف بانيات العظم المرتبطة بالأوعية الدموية (VOPs)» والتي تغزو الغضروف المبكر إلى جانب الأوعية الدموية.

نظرًا لأن الخلايا العظمية هي الخلايا اللازمة لتكوين وتثبيت العظام، فإن هذه الخلايا ستكون أساسًا أجداد العظام، حيث تكون الخلايا العظمية هي آباء العظام.

والأهم من ذلك، أن زوجًا من البروتينات يُسمى YAP وTAZ، وهما حساسان للحركة الطبيعية للجسم - والتي أظهر عمل الفريق السابق أنها ضرورية لنمو العظام وتجديدها في وقت مبكر - يعملان كدليل للـ VOPs، ويمرران الإشارات التي تحددها. استخلاص من ميكانيكية الجسم.

ووجد الباحثون أن YAP وTAZ يساعدان في توجيه تكامل الأوعية الدموية في الغضروف، وهو جانب حيوي لنمو العظام.

لقد تمكنوا من إثبات هذا الدور عن طريق إزالة YAP وTAZ وراثيًا من نماذج الخلايا البشرية، والتي يبدو أنها توقف تكوين الأوعية الدموية، وهي العملية التي تتشكل بها الأوعية الدموية الجديدة. بعد ذلك، عالج الباحثون نماذج الخلايا البشرية بمجموعة خاصة من البروتين تسمى CXCL12، والتي أعادت YAP وTAZ وأعادت تكوين الأوعية الدموية الطبيعية.

هذه الدراسة هي نتيجة تعاون طويل الأمد مع الدكتورة نيامه نولان من جامعة كوليدج دبلن، التي يركز مختبرها على كيفية توجيه القوى الميكانيكية لتطور الهيكل العظمي في النماذج الحيوانية وفي المرضى من البشر.

ومن المناسب أيضًا أن يستخدم بوركل وكولينز وفريقهم استكشافهم لتطور العظام كعدسة لتعزيز فهم علم الأحياء الميكانيكي.

وقال بوركل: «إن دراسة تطور العظام هي مسقط رأس علم الأحياء الميكانيكي، على سبيل المثال، ينص قانون وولف لتحويل العظام على أن العظم التربيقي - الإسفنجي - يتكيف بطريقة تعتمد على الضغوط الواقعة عليه، لكن يوليوس وولف قضى وقتًا أطول في كتابه الصادر عام 1894 في التركيز على نمو العظام أكثر من التركيز على العظام التربيقية».

من خلال المعلومات التي حصل عليها باحثو بنسلفانيا من دراستهم حول تطور العظام وعلم الأحياء الميكانيكي، يعتقدون أنه يمكنهم الآن إثراء بعض المعرفة، ونأمل، علاج الحالات العضلية الهيكلية الوراثية والخلقية.

ويشمل ذلك مرض هشاشة العظام، حيث لا ينتج الجسم الكولاجين بشكل صحيح، مما يسبب كسر العظام بسهولة، أو اعوجاج المفاصل، وهي حالة تتطور فيها المفاصل بشكل غير صحيح بسبب حركة الجنين المحدودة.

وقال بوركل: «نحن نعمل الآن على استخدام هذه النتائج لاستهداف هذه الخلايا والمسارات، إما عن طريق الوسائل الميكانيكية أو الدوائية المباشرة، لاستعادة الوظيفة الخلوية والنمو السليم للعظام في الرحم، مما قد يمنع هذه الأنواع من الحالات».