استخدام الضوء لإجبار الخلايا الفردية على الانتحار

كتابة: طاقم جامعة كاليفورنيا فرع سان فرانسيسكو.
ترجمة:
 سارة أبوغزال.
مراجعة: أسامة اليمني

قد يكون الدماغ البشري هو الشيء الاكثر تعقيداً في هذا الكون، إذ يحوي ٨٦ مليار خليةٍ تنتمي إلى أنواعٍ مختلفةٍ من الخلايا والتي تُشَكِّل مجتمعةً أكثر من ١٠٠ تريليون وصلةٍ عصبيةٍ حاملةٍ للمعلومات فيما بينها، ويُعَد هذا التعقيد بمثابة غُصَّةٍ في حلق الباحثين الذين يأملون أن يكشفوا النقاب عن كيفية مساهمة شبكات الدماغ العصبية المتشابكة على نحوٍ في غاية التعقيد في كلٍ من القدرات الإدراكية الطبيعية والأمراض العصبية.

كما هو معتاد عندما نصطدم بمعضلةٍ كبيرةٍ كتلك، يُفضل أن نبدأ بدايةً صغيرةً ومن ثم نمضي قدماً شيئاً فشيئاً، حيث طوَّر علماء الأعصاب ما يسمَّى بأدوات “علم الوراثة الضوئية*” والتي سمحت لهم باستخدام أشعة الضوء لتحفيز أو إبطال عمل خلايا محددةٍ أو حتى شبكاتٍ من الخلايا حسب الحاجة بدقّةٍ وراثيةٍ ومكانيةٍ عاليةٍ، ويأمل أن يعيدوا هندسة المبادئ الأساسية لوظائف الدماغ الباحثون باستخدام هذه الأدوات.

طوّر الباحثون بجامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو* أداةً جديدةً من أدوات “علم الوراثة الضوئية” يُمكن استخدامها لإزالة خليةٍ واحدةٍ منفردةٍ بشكلٍ كاملٍ من شبكات الدماغ في حيوانات التجارب الحية، ويعتقد الباحثون أن الاداة الجديدة  المدعوة بـ”مولِّد الأكسجين الأُحادي الصغير ٢*” ستتيح لهم الفرصة لإجراء تجارب دقيقة بصورةٍ مُتقنةٍ لمساعدتهم على فهم الدور الذي تلعبه كل خليةٍ على حدةٍ في الصورة الكاملة للدماغ ككل.

في الأعلى: تظهر ثلاثة  خلايا عصبية طرفية  معدلة جينياً في ذبابة الفاكهة بعد عشر دقائق من تعريض الخلية العصبية. رقم اثنين لشعاع بطول موجي معين من الضوء الأزرق. في الأسفل: بعد 24 ساعة، اختفت الخلية العصبية التي تعرضت للضوء تماماً.

عمل الباحثون في إحدى التجارب على الخلايا العصبية الطرفية الخاصة بذبابة فاكهةٍ* حيّةٍ تم تعديلها وراثياً لتُنتج “مولِّد الأكسجين الأُحادي الصغير ٢” وبروتيناً آخر يجعل الخلية تتوهج تحت المجهر*، ومن ثم عمدوا إلى تعريض الخلية العصبية ذات الرقم اثنين (كما يظهر بالصورة) لشعاعٍ ضوئيٍ بطولٍ موجيٍ معينٍ من الضوء الأزرق، والذي يُحفِّز “مولِّد الأكسجين الأُحادي الصغير ٢” لإنتاج أنواع أوكسجين تفاعليةٍ محددةٍ*، وبالتالي تُصبح الخلية العصبية عرضةً لتلك الجزيئات الضارة وسيؤدي ذلك في النهاية إلى تدمير الخلية لنفسها. وكما نلاحظ في الصورة الثانية والتي التُقِطَت بعد ٢٤ ساعةً، اختفت هذه الخلية العصبية تماماً بينما بقيت الخليتان العصبيتان الأخريان اللتان لم تتعرَّضا للضوء الأزرق سليمتيْن.

في التجربة الثانية، أقدم الباحثون على إثبات أن هذه التقنية الحديثة يمكن استخدامها لدراسة جميع أنواع الخلايا وليس الخلايا العصبية فقط، حيث وجد الباحثون أن التخلص من خلايا معيّنةٍ أثناء نمو يرقة الذبابة سيؤدي إلى تغيُّراتٍ ملحوظةٍ في تركيب جناحي الذبابة البالغة، مما يدل على فائدة هذه التقنية في دراسة كيفية مساهمة الخلايا الفردية في نمو الكائن الحي.

يذكر الأستاذ المساعد في قسم الكيمياء الصيدلانية بكلية الصيدلة في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو، الحاصل على شهادة الدكتوراه، والمؤلف الرئيسي لدراسةٍ جديدةٍ حول أداة علم الوراثة الضوئية الحديثة نُشِرَت في مجلة سيل الأحياء الكيميائية* في الخامس من يناير (كانون الأول) في عام ٢٠١٧مـ وهو شاوكن شو قائلاً: “تنجم العديد من الأمراض عن موت خلايا محددةٍ ذات أهميةٍ خاصةٍ بالدماغ، فعلى سبيل المثال، يحدث مرض باركنسون نتيجةً لموت مجموعةٍ معينةٍ من الخلايا العصبية تسمى الخلايا الدُّوبامينيَّةُ* في جزءٍ من الدماغ يُعرف بالمادة السوداء*، ولقد أصبح بمقدورنا الآن استغلال مسبارنا الجديد نحو الخلايا لتصميم تجاربٍ تهدف إلى دراسة فقدان أنواع معينةٍ من الخلايا العصبية في الحيوانات والتي تقودنا بالضرورة إلى فهمٍ أعمق لوظائف هذه الخلايا في الحالة الطبيعية، وكذلك إلى طرقٍ حديثةٍ لاختبار العلاجات الموجهة لذاك النوع من الأمراض”.

المصدر (neurosciencenews)

علم الوراثة الضوئية: Optogenetics
جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو UC San Francisco
مولِّد الأكسجين الأُحادي الصغير ٢miniSOG2(mini singlet oxygen generator2): هو بروتين يتم برمجة الخلية لإنتاجه عبر الهندسة الوراثية ويعمل هذا البروتين عند تعرضه للضوء الأزرق على إنتاج أحد أنواع الأكسجين التفاعلية.
خلايا عصبية طرفية peripheral neurons
أنواع الأكسجين التفاعلية Reactive oxygen species: هي جزيئات قد تنتج بشكل طبيعي في عملية الأيض الخلوي ولكن وجودها بمستويات عالية قد يلحق الضرر بالخلية وربما يسبب موتها كما هو الحال في بعض الأمراض.
مرض باركنسون Parkinson’s disease
الخلايا الدُّوبامينيَّة dopaminergic neuron
نسبة إلى الناقل العصبي الدوبامين والذي تفرزه هذه الخلايا.
المادة السوداء substantia nigra

Comments are closed.