بيولوجيا الخلايا الجذعية في التطور

ما الذي يحدد الخلية الجذعية، وكيف تُصنّف القدرة من الكلية إلى وحيدة القدرة، وكيف تتحكم البيئة المحيطة (niche) بسلوك الخلايا الجذعية.

Definition

بيولوجيا الخلايا الجذعية في التطور هي دراسة الخلايا المعرّفة بالتجديد الذاتي والقدرة على التمايز، بما في ذلك كيفية تحديد قدرتها، وكيفية تنظيم أعدادها ومصائرها بواسطة البيئة المحيطة (niche)، وكيف تساهم في تكوين الأنسجة وصيانتها.

Scope

يغطي هذا الموضوع الخصائص المميزة للخلايا الجذعية — التجديد الذاتي والقدرة — التسلسل الهرمي من الخلايا الكلية القدرة والمتعددة القدرات إلى الخلايا الجذعية النسيجية متعددة القدرات ووحيدة القدرة، ومفهوم البيئة المحيطة بالخلايا الجذعية (stem-cell niche)، ودور الخلايا الجذعية في بناء الأنسجة والحفاظ عليها أثناء التطور وطوال الحياة.

Core questions

• ما الذي يميز الخلية الجذعية عن الخلايا المنقسمة الأخرى؟
• كيف تُصنّف القدرة من كلية القدرة إلى وحيدة القدرة؟
• كيف تتحكم البيئة المحيطة (niche) فيما إذا كانت الخلية الجذعية تتجدد أم تتمايز؟
• كيف تبني الخلايا الجذعية الأنسجة وتحافظ عليها على مدار العمر؟

Key concepts

• التجديد الذاتي
• القدرة: كلية القدرة، متعددة القدرات، متعددة الإمكانات، وحيدة القدرة
• الخلايا الجذعية الجنينية مقابل الخلايا الجذعية البالغة (النسيجية)
• البيئة المحيطة بالخلايا الجذعية (The stem-cell niche)
• الانقسام غير المتماثل والمتماثل

Key theories

التسلسل الهرمي للقدرة والتجديد الذاتي

تُنظم الخلايا الجذعية حسب عدد أنواع الخلايا التي يمكنها تكوينها — من الخلايا الجنينية كلية القدرة ومتعددة القدرات إلى الخلايا الجذعية النسيجية الأكثر تقييدًا — بينما تشترك جميعها في القدرة على تجديد نفسها من خلال الانقسام المتوازن.

Mechanisms

تنقسم الخلية الجذعية لإنتاج نسخ من نفسها وخلايا تستمر في التمايز، وتحقق ذلك من خلال الانقسامات غير المتماثلة أو من خلال موازنة الانقسامات المتماثلة على مستوى التجمع الخلوي. تعكس القدرة الموضع التطوري: فالزيجوت (zygote) كلّي القدرة (totipotent)، وخلايا الجنين المبكر متعددة القدرات (pluripotent) ويمكنها تكوين أي نوع من خلايا الجسم، والخلايا الجذعية النسيجية متعددة القدرات (multipotent) أو وحيدة القدرة (unipotent)، وتحافظ على أعضاء محددة. توفر البيئة الدقيقة المحيطة، أو البيئة المتخصصة (niche)، إشارات تحافظ على الخلايا الجذعية في حالة تجديد ذاتي وتوجه التمايز عندما تكون هناك حاجة لخلايا أكثر تخصصًا. أثناء التطور، تبني هذه الخصائص الأنسجة؛ وفي البالغين، تحل محل الخلايا التي فُقدت بسبب التجديد والإصابة.

Clinical relevance

تحافظ الخلايا الجذعية النسيجية على الأعضاء وهي أساسية في نخاع العظم والعلاجات الخلوية الأخرى، بينما توفر خطوط الخلايا متعددة القدرات مواد للبحث؛ ويساهم فشل تنظيم الخلايا الجذعية في تنكس الأنسجة والسرطان. هذا المدخل تعليمي وليس إرشادات سريرية.

History

تأسس مفهوم الخلايا الجذعية من خلال تجارب على الخلايا المكونة للدم التي أظهرت التجديد الذاتي والقدرة على التمايز إلى سلالات متعددة؛ وقد أتاح الاشتقاق اللاحق لخطوط الخلايا الجذعية الجنينية البشرية توفر خلايا بشرية متعددة القدرات للدراسة.

Key figures

• James Thomson
• Ernest McCulloch
• James Till

Seminal works

• thomson1998
• gilbert2016

Frequently asked questions

ما الفرق بين الخلايا الجذعية الجنينية والخلايا الجذعية البالغة؟

الخلايا الجذعية الجنينية، من الجنين المبكر، متعددة القدرات ويمكنها تكوين أي نوع من خلايا الجسم؛ أما الخلايا الجذعية البالغة أو النسيجية فهي أكثر تقييدًا وتحافظ على أعضاء محددة.

ما هي البيئة المحيطة بالخلايا الجذعية (stem-cell niche)؟

هي البيئة الدقيقة المحلية المحيطة بالخلية الجذعية التي توفر إشارات تتحكم فيما إذا كانت الخلية تجدد نفسها أم تتمايز.