البيولوجيا والتطوّر > التقانات الحيوية
طريقة جديدة لفهم كيفية تواصل الخلايا مع بعضها
يتكون جسم الإنسان من 30 إلى 40 تريليون خلية تشمل شبكة كبيرة ومعقدة من خلايا الدم والخلايا العصبية والخلايا التي تشكِّل باقي الأعضاء والأنسجة، وقد شكلت -إلى الآن- معرفةُ الآلية التي تتحكم بتواصل هذه الخلايا مع بعضها تحديًا كبيرًا بالنسبة إلى علماء بيولوجيا الخلية. (1)
خطوة جديدة لفهم هذه الآلية
قدَّم بحث جديد بجامعة بنسلفانيا أداةً جديدة لدراسة الخلايا الصنعية بدرجة عالية من الدقة، وقد أظهرت هذه الأداة قدرتها على إظهار دور بنية الخلية في تحديد قدرتها على التواصل والتفاعل مع الخلايا والبروتينات الأخرى، وظهر أيضًا أنَّ السكريات تؤدي دورًا رئيسًا في التواصل بين الخلايا؛ إذ تمثل الوسيلة التي تستخدمها البروتينات والخلايا لتتواصل مع بعضها، وقد حسَّنت نتائج هذا البحث عمومًا من فهمنا للآلية التي يعمل بها الجدار الخلوي. (2)لماذا يُعدُّ من الصعب دراسة الجدار الخلوي؟
ترجع الصعوبة في فهم آلية عمل الجدار الخلوي على نحو دقيق إلى طبيعته المشابهة للسائل، والذي يُصعِّب فهم ارتباطاته باستخدام الطرائق المتبعة عادةً، والتي تفيد على نحو أفضل مع بروتينات منفصل.تشمل هذه الطرائق تلك المُعتمدَة على انكسار الأشعة؛ مثل تقنية "دراسة البلورات بالأشعة السينية-crystal X-ray" crystallography"، والتي تتيح دراسة أجزاء الخلية على نحو دقيق ومفصل ولكنَّها لا تتيح دراسة الخلية ككل، ومن الطرائق الأخرى المُستخدمة هي استخدام "المجهر الفلوري-fluorescence microscopy" لدراسة أجزاء الخلية إجماليًّا، ولكنَّها لا توضح التفاصيل على نحو دقيق كافٍ كطرائق الأشعة. (1،3).
ما الأداة المستخدمة هنا إذًا؟
باستخدام الخلايا الصنعية المُهندسة بوصفها نظامًا نموذجيًّا، وقد اكتشف الباحثون أنَّه يمكن دراسة الأغشية الخلوية مباشرةً باستخدام "مجهر القوة الذرية-atomic force microscopy".تؤمِّن هذه الطريقة فحوصات عالية الدقة تكشف الأشكال والبنى بمقياس أقل من نانومتر، أو أصغر بقرابة 10000 مرة من عرض شعر الإنسان، وقد مكَّن ذلك الباحثين من بناء نموذج يحسب كيف ترتبط البنى بوظيفة الخلية.
إنَّ هذه الدراسة هي أول مثال لطريقة تشبه طرائق انكسار الأشعة التي ذكرناها سابقًا، ولكن؛ يمكن إجراؤها على خلايا صنعية كاملة. (1)
ما الذي اكتُشِف باستخدام هذه الأداة؟
باستخدام هذه الطريقة الجديدة اكتُشِفت مجموعة Percec أنَّ انخفاض تركيز السكريات على سطح غشاء الخلية أدَّى إلى زيادة التفاعل مع البروتينات على أغشية الخلايا الأخرى، وهو الأمر المفاجئ؛ إذ إنَّ هذه البروتينات تُعدُّ بروتينات رابطة للسكر. (2)
أمَّا الأهم فعليًّا أنَّ الباحثين قدموا وسيلةً جديدةً لفهم تفاعل الخلايا مع بعضها فهمًا أفضل عن طريق استخدام خلايا صُنعية نموذجية عوضًا عن الخلايا الطبيعية واستخدام مجهر القوة الذرية.
المصادر:
- Cells use sugars to communicate at the molecular level (Update) [Internet]. Phys.org. 2019 [cited 29 December 2019]. Available from: هنا
- Rodriguez-Emmenegger C, Xiao Q, Kostina N, Sherman S, Rahimi K, Partridge B et al. Encoding biological recognition in a bicomponent cell-membrane mimic. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2019;116(12):5376-5382.
- Egli M. Diffraction Techniques in Structural Biology. Current Protocols in Nucleic Acid Chemistry. 2010;41(1).