نموذج محسن لأبحاث السكري.. هل ينتهي باكتشاف علاج للمرض؟

طوّر باحثون بقيادة مايك ساندر، المديرة العلمية لمركز ماكس ديلبروك، نموذجًا عضويًا وعائيًا للخلايا المُفرزة للهرمونات في البنكرياس.

يُعدّ هذا الاكتشاف، المنشور في مجلة Developmental Cell، بتحسين أبحاث مرض السكري والعلاجات الخلوية.

جزر البنكرياس

قام فريق بحثي دولي بقيادة البروفيسورة مايك ساندر، المديرة العلمية لمركز ماكس ديلبروك، بتطوير نموذج عضوي لجزر بنكرياسية بشرية مشتقة من خلايا جذعية متعددة القدرات (جزر البنكرياس) ذات أوعية دموية متكاملة.

الجزر هي مجموعات خلوية في البنكرياس تضم أنواعًا مختلفة من الخلايا المفرزة للهرمونات، بما في ذلك خلايا بيتا المنتجة للأنسولين.

وجد باحثون في مختبر ساندر بجامعة كاليفورنيا، سان دييجو، أن عضيات خلايا الجزر ذات الخلايا الجذعية المزودة بأوعية دموية تحتوي على أعداد أكبر من خلايا بيتا الناضجة، وتفرز أنسولينًا أكثر من نظيراتها غير الوعائية. وقد تشابهت العضيات الوعائية بشكل أكبر مع خلايا الجزر الموجودة في الجسم.

يقول ساندر: "تُسلّط نتائجنا الضوء على أهمية الشبكة الوعائية في دعم وظيفة خلايا جزر البنكرياس. يُقرّبنا هذا النموذج من محاكاة البيئة الطبيعية للبنكرياس، وهو أمرٌ أساسيٌّ لدراسة داء السكري وتطوير علاجات جديدة".

هندسة جزر الخلايا الجذعية الوعائية

تُستخدم عضيات خلايا جزر الخلايا الجذعية - وهي أعضاء صغيرة تحاكي مجموعات الخلايا المنتجة للأنسولين خارج الجسم - على نطاق واسع لدراسة داء السكري وأمراض الغدد الصماء البنكرياسية الأخرى.

لكن خلايا بيتا في هذه العضيات عادةً ما تكون غير ناضجة، مما يجعلها نماذج غير مثالية للبيئة الحية، كما قالت ساندر.

وأضافت أنه على الرغم من تطوير عدة طرق لتعزيز نضج خلايا بيتا، إلا أن تأثيراتها كانت متواضعة.

لمحاكاة البيئة داخل الجسم بشكل أفضل، أضاف الباحثون الخلايا البطانية البشرية، التي تبطن الأوعية الدموية، والأرومات الليفية، وهي خلايا تساعد في تكوين النسيج الضام، إلى الأعضاء الجزرية المزروعة من الخلايا الجذعية.

أجرى الفريق تجارب على بيئات زراعة خلايا مختلفة حتى توصلوا إلى مزيج فعال.

لم تنجُ الخلايا فحسب، بل نضجت ونمت شبكة من الأوعية الدموية الأنبوبية التي ابتلعت جزر الخلايا الجذعية واخترقتها.

وقالت ساندر: "كان إنجازنا هو ابتكار الوصفة، استغرق الأمر خمس سنوات من التجارب في ظروف مختلفة، بمشاركة فريق متخصص من علماء أحياء الخلايا الجذعية والمهندسين البيولوجيين".

وعندما قارن الباحثون الأعضاء الوعائية بالأعضاء غير الوعائية، وجدوا أن الأولى تفرز المزيد من الأنسولين عند تعرضها لمستويات عالية من الجلوكوز.

وقالت ساندر: "لا تستجيب خلايا بيتا غير الناضجة جيدًا للجلوكوز. وهذا يدل على أن النموذج الوعائي يحتوي على خلايا أكثر نضجًا".

أراد الباحثون بعد ذلك استكشاف كيفية مساعدة الأوعية الدموية للعضيات على النضوج، ووجدوا آليتين رئيسيتين: تساعد الخلايا البطانية والأرومات الليفية في بناء المصفوفة خارج الخلية، وهي شبكة من البروتينات والكربوهيدرات على أسطح الخلايا.

يُعد تكوين المصفوفة بحد ذاته إشارةً تُنبئ الخلايا بالنضج.

ثانيًا، تُفرز الخلايا البطانية بروتين تكوين العظام (BMP)، والذي بدوره يُحفز خلايا بيتا على النضج.

بعد إدراك أن القوى الميكانيكية تُحفّز إفراز الأنسولين أيضًا، قام الفريق بدمج العضويات في أجهزة ميكروفلويدية، مما يسمح بضخّ الوسط الغذائي مباشرةً عبر شبكاتها الوعائية، ووجدوا أن نسبة خلايا بيتا الناضجة ازدادت بشكل أكبر.

وقالت ساندر: "وجدنا تدرجًا في الخلايا، العضيات غير الوعائية تحتوي على عدد أكبر من الخلايا غير الناضجة، ونسبة أكبر منها تنضج مع تكوين الأوعية الدموية، بل وتنضج أكثر بإضافة تدفق المغذيات عبر الأوعية الدموية".

وأضافت: "إن نموذج الخلايا البشرية لجزر البنكرياس الذي يحاكي عن كثب وظائف الجسم الحي يفتح آفاقًا جديدة للتحقيق في الآليات الأساسية لمرض السكري".

في خطوة أخيرة، أظهر الباحثون أن خلايا الجزر الجذعية المُوَعْرَضَة تفرز أيضًا كمية أكبر من الأنسولين داخل الجسم الحي.

أظهرت الفئران المصابة بالسكري، المُطعَّمة بخلايا جزر جذعية غير مُوَعَّرَضَة، نتائج أسوأ مقارنةً بتلك المُطعَّمة بخلايا جزر جذعية مُوَعَّرَة، حيث لم تظهر على بعض الفئران أي علامات للمرض بعد 19 أسبوعًا من الزرع.

ويدعم البحث دراسات أخرى أظهرت أن التوعية المسبقة تعمل على تحسين وظيفة جزر SC المزروعة.