يكتشف الباحثون خمس قواعد بسيطة قد تفسر كيف تحافظ الأنسجة على تنظيمها
انقسام الخلايا وتنظيم الأنسجة هما أساس كيفية إصلاح جسم الإنسان لنفسه والحفاظ على بنيته، حتى مع استبدال مليارات الخلايا يومياً. لكن ما الذي يحكم هذه الدقة المذهلة؟ تكشف دراسة جديدة عن خمس قواعد بسيطة لكنها قوية قد تفسر كيف تحافظ أنسجة الجسم على تنظيمها، مما يقدم آثاراً كبيرة لبيولوجيا السرطان، وإصلاح الأنسجة، والأنظمة الحاسوبية.
اقترح فريق تعاوني من العلماء من معهد هيلين إف. جراهام للسرطان والأبحاث في كريستيانا كير وجامعة ديلاوير ”شفرة نسيجية“ محتملة – مخطط ينظم سلوك الخلايا عبر أنسجة الجسم. يمثل بحثهم، المنشور في مجلة بيولوجيا الخلية، أكثر من 15 عاماً من التعاون بين خبراء أبحاث السرطان وعلماء الأحياء الحاسوبيين.
الرياضيات وراء بنية الأنسجة
بالتركيز على القولون – وهو نسيج معروف بسرعة انقسام خلاياه – استخدم الفريق علم الأحياء الحاسوبي وتقنيات النمذجة المتقدمة لمحاكاة كيفية انقسام الخلايا وحركتها وموتها مع الحفاظ على البنية. وقد حددوا خمس قواعد أساسية:
- توقيت انقسام الخلايا
- تسلسل انقسام الخلايا
- اتجاه الانقسام وحركة الخلية
- عدد انقسامات الخلايا لكل خلية
- فترة حياة كل خلية
”تعمل هذه القواعد مثل تنسيق رقصة،“ كما يقول الدكتور جيلبرتو شلاينيجر، عالم الرياضيات الرئيسي في الدراسة. ”فهي تحدد متى يجب أن تنقسم الخلية، ومدى المسافة التي يجب أن تتحركها، ومتى يجب أن تموت، مما يضمن بنية نسيجية متسقة رغم التجديد المستمر“.
شفرة عالمية للأنسجة؟
بينما ركزت الدراسة على القولون، يعتقد الباحثون أن شفرة الأنسجة هذه يمكن أن تنطبق على نطاق واسع على أنسجة جسم الإنسان، بما في ذلك الجلد والكبد والدماغ. إذا تم التحقق من صحتها، فقد تفسر كيفية تطور مراحل شفاء الأنسجة بعد الإصابة، أو ما يحدث عندما تؤدي الأخطاء في هذه الشفرة إلى السرطان أو اضطرابات النمو.
”إنها أشبه بدليل تعليمات بيولوجي،“ كما أوضح الدكتور بروس بومان، عالم أبحاث السرطان الرائد في الفريق. ”فحيث يقدم الحمض النووي الأوامر الجينية، قد توجه شفرة الأنسجة البنية من خلال مراحل انقسام الخلايا والسلوك المنظم.“
تعزيز أطلس الخلايا البشرية
يقدم هذا الاكتشاف أيضاً طبقة ديناميكية لجهود رسم الخرائط واسعة النطاق مثل أطلس الخلايا البشرية، الذي يهدف إلى توثيق كل خلية في جسم الإنسان. بينما يظهر الأطلس ما تفعله كل خلية، يستكشف هذا النموذج كيف تتصرف الخلايا بشكل جماعي بمرور الوقت.
من خلال تحديد القواعد العالمية التي تحكم سلوك انقسام الخلايا ودورة الخلية، تضع الدراسة الأساس للتنبؤ بالاضطرابات التي تسبب المرض ويمكن أن توجه إصلاح الأنسجة على مستوى الأنظمة.
علم الأحياء الحاسوبي يلتقي بأبحاث السرطان
استخدم الفريق النمذجة الرياضية لأنه من المستحيل تقريباً تتبع كل خلية حية في الوقت الفعلي. تعكس هذه الاستراتيجية تحولاً أوسع في تكنولوجيا أبحاث السرطان، حيث يلعب علم الأحياء الحاسوبي دوراً رئيسياً في فك شفرة السلوك البيولوجي المعقد.
يعد عملهم جزءاً من مبادرة المؤسسة الوطنية للعلوم ”قواعد الحياة“، التي تهدف إلى تحديد المبادئ الرئيسية للأنظمة الحية. ستستخدم الأبحاث المستقبلية البيانات التجريبية للتحقق من صحة النموذج – ولاستكشاف كيف قد يساهم كسر هذه القواعد الخمس في نمو الورم أو انتشار السرطان.
ما هي الخطوة التالية؟
”هذه مجرد البداية،“ كما أشار شلاينيجر. ”بمجرد أن نفهم القواعد الأساسية لـ انقسام الخلايا، يمكننا أن نبدأ في السؤال عن كيفية كسرها وكيفية استعادة النظام“. يفتح هذا البحث الأساسي اتجاهات جديدة في بيولوجيا السرطان والطب التجديدي ونمذجة الأنظمة الحاسوبية، ويمكن أن يمهد الطريق لعلاجات مبتكرة تتجاوز الشفرة الوراثية، نحو المنطق الهيكلي للحياة نفسها.
اترك تعليقاً