كيف يؤثر التقدم في السن على الخلايا الجذعية؟

تمكن علماء من مركز RIKEN لأبحاث ديناميكيات النظم الحيوية من تحديد التغييرات الرئيسية في كل من بنية الكروموسوم والتعبير الجيني التي تؤثر على وظيفة الخلايا الجذعية أثناء الشيخوخة.

باستخدام ذباب الفاكهة، وجد الباحثون أن هذه التغييرات أدت إلى استنفاد الخلايا الجذعية، ما يمنع الخلايا الجذعية من التكاثر.

وتقدم النتائج، التي نشرت في iScience، أول دليل على إشارة الإرهاق المستقلة وتعزز فهمنا لكيفية اختلال التوازن الدقيق بين استنزاف الخلايا الجذعية وانتشارها في الشيخوخة الطبيعية.

استنفاد الخلايا الجذعية

عندما تتضرر أعضاء مثل الكلى أو الأمعاء، تتكاثر الخلايا الجذعية الموجودة داخلها وتتحول إلى أجزاء معينة من العضو تحتاج إلى استبدال.

ومع تقدم الحيوانات في السن ـ بما في ذلك البشر ـ قد تتعطل هذه العملية.

في بعض الأحيان، قد تستمر الخلايا الجذعية في الانقسام بشكل لا يمكن السيطرة عليه، مما يؤدي إلى أعداد زائدة يمكن أن تؤدي إلى السرطان.

في حالات أخرى، يمكن أن تستنفد وتفقد قدرتها على الانقسام، مما يمنع أي إصلاح للأنسجة.

يشار إلى هذه الحالة باسم استنفاد الخلايا الجذعية.

في البشر، في حين أن تكاثر الخلايا الجذعية على المستوى الجزيئي مفهوم بشكل جيد نسبيًا، إلا أن الإرهاق يظل لغزًا إلى حد كبير.

في السابق، حدد سا كان يو في RIKEN BDR كيف تصبح الخلايا الجذعية المعوية لذباب الفاكهة سرطانية مع تقدمها في السن.

باستخدام نفس النظام التجريبي، في الدراسة الجديدة، اختبر الفريق نظريتهم القائلة بوجود آلية مستقلة عن التكاثر لاستنزاف الخلايا الجذعية.

لقد قاموا بتحليل بنية الكروماتين في الخلايا الجذعية المعوية لذبابة الفاكهة ووجدوا منطقة من الكروماتين غالبًا ما تنغلق أثناء الشيخوخة، مما يمنع تكوين المنظم المشفر بواسطة هذه المنطقة من الحمض النووي.

ولأن جين ced-6 هو جين يتم التحكم في تعبيره عادةً بواسطة هذا المنظم، فقد قاموا بعد ذلك بتقييم تعبير ced-6 باستخدام تسلسل الحمض النووي الريبي.

كما كان متوقعًا، وجدوا أن تعبير ced-6 انخفض مع تقدم العمر.

لتحديد ما إذا كانت هناك علاقة بين هذا الجين واستنزاف الخلايا الجذعية، قاموا بعد ذلك بحجب تعبيره، وقد أدى هذا التدخل إلى إيقاف تكاثر الخلايا الجذعية المرتبطة بالعمر بشكل فعال، مما يشير إلى أن هذه الجينات تعمل بشكل طبيعي على منع استنزاف الخلايا الجذعية.

كما اكتشفوا أن حجب ced-6 يمكن أن يؤدي إلى استنزاف الخلايا الجذعية في أي عمر.

عندما تتلف الخلايا المعوية، تتكاثر الخلايا الجذعية بشكل طبيعي، وتتمايز، وتحل محل الأنسجة التالفة.

ومع ذلك، عندما أتلف الباحثون الخلايا المعوية عمدًا وحجبوا ced-6، لم يروا أي تكاثر للخلايا الجذعية.

ويشير هذا إلى أن الإرهاق الناجم عن حجب ced-6، أو الجينات الأخرى التي يتحكم فيها نفس المنظم، لا يقتصر على أوقات التقدم في السن، بل من المرجح أن يكون عملية عامة يمكن أن تنشط في أي وقت للمساعدة في الحفاظ على التوازن عندما يكون الانتشار مرتفعًا للغاية.

يقول يو: "ستؤدي نتائجنا إلى تقدم جديد في أبحاث الشيخوخة".

وأضاف: "إن فهم آليات استنفاد الخلايا الجذعية في ذباب الفاكهة يوفر رؤى قيمة حول عملية الشيخوخة على نطاق أوسع وقد يقدم أدلة حول كيفية تأثير الشيخوخة على الخلايا الجذعية لدى البشر، والخطوة التالية هي تحديد ما إذا كانت تغييرات مماثلة تحدث في الخلايا الجذعية البشرية مع تقدم العمر".