- حمض الريتينويك والإنزيم CYP26B1 ضروريان لتجديد الأطراف في سمندل الماء.
- يوجه جين SHOX وما يسمى بـ "الذاكرة الموضعية" عملية إعادة النمو الدقيقة للأطراف.
- تمكن العلماء من تصور هذه العملية في الوقت الحقيقي باستخدام سمندل أكسولوتل معدل وراثيا يتوهج.
- وقد تمهد هذه النتائج الطريق أمام علاجات تجديدية بشرية جديدة، على الرغم من أن التحديات التقنية والبيولوجية لا تزال قائمة.
القدرة التجديدية غير العادية للسمندل المائي استحوذت على اهتمام علماء الأحياء والأطباء حول العالم. هذه البرمائيات المكسيكية اللافتة للنظر، المشهورة بمظهرها الودود وخياشيمها الخارجية، يمكنها إعادة بناء أجزاء كاملة من جسمك، بما في ذلك الأطراف وحتى الأعضاء الداخلية. كيف تمكنوا من تحقيق إنجاز فقدناه نحن البشر؟
تمكنت الأبحاث الحديثة من إلقاء الضوء على هذا اللغز البيولوجي.باستخدام تقنيات وراثية متطورة ورصد آني. باستخدام سمندل أكسولوتل مُعدّل وراثيًا لإصدار الفلورسنت، تمكّن العلماء من تحديد الآليات الرئيسية التي تُمكّن من هذا التجدد الدقيق. هذه الاكتشافات لا تُعزز فهمنا لبيولوجيا هذه الحيوانات فحسب، بل قد تُشكّل أيضًا أساسًا لتطورات ثورية في الطب التجديدي.
حمض الريتينويك: رسول جزيئي لإعادة بناء الأطراف
إن قلب عملية التجديد هذه هو حمض الريتينويك، وهو جزيء مشتق من فيتامين أ، موجود لدى كلٍّ من سمندل الماء والبشر. تتجاوز وظائفه العناية بالبشرة: ففي هذه البرمائيات، يعمل كعامل حماية حقيقي. نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الخلوي، مما يشير إلى موقع كل خلية والبنية التي ينبغي أن تُشكلها. يتميز هذا النظام بدقته الفائقة؛ إذ يُظهر تركيز حمض الريتينويك يختلف على طول الطرف، حيث يكون أكبر بالقرب من نقطة الاتحاد مع الجسم وأصغر في المناطق البعيدة مثل الأصابع أو اليدين.
أثناء الإصابة، تُشكّل الخلايا في المنطقة المصابة كتلةً تُسمى البلاستيما، تحتوي على خلايا شبيهة بالخلايا الجنينية. يعتمد "الترتيب" الذي تتلقاه لإعادة بناء الجزء المفقود على الفرق في المستويات المحلية لحمض الريتينويكعند التركيزات العالية، يمتد التجديد إلى البنى الأقرب إلى الجسم. أما عند التركيزات المنخفضة، فلا يُعاد بناء سوى المناطق البعيدة.
"الذاكرة الموضعية" ودور جين SHOX
العنصر الحيوي في تجديد سمندل أكسولوتل هو النداء الذاكرة الموضعيةتتذكر خلايا البلاستيما موقعها الأصلي، مما يسمح لها بإعادة بناء الجزء المفقود فقط، وليس الأجزاء الأخرى التي بها خطأ. تعتمد هذه الآلية، جزئيًا، على إشارات حمض الريتينويك، ولكن أيضًا على جين شوكس، الذي يلعب دورًا حاسمًا في تكوين العظام الطويلة.
وقد أظهرت التجارب التي أجريت باستخدام تقنيات تحرير الجينات (مثل CRISPR) أن غياب SHOX يؤدي إلى أطراف أقصر، لكنها فعالة. في البشر، ترتبط الطفرات في هذا الجين بتشوهات العظام، مما يؤكد التشابه الجيني بين النوعين. توازن دقيق بين حمض الريتينويك وCYP26B1 وSHOX يسمح بالتجديد بشكل دقيق ومتحكم.
ومن خلال تصور هذه العمليات في السمندل المائي المعدل وراثيا - القادر على التوهج عندما يتم تنشيط هذه المسارات الجزيئية - تمكن العلماء من متابعة كيفية "تحديد" الجسم لما يجب تجديده وكميته في الوقت الحقيقي.
ماذا لو تمكن البشر يومًا ما من تجديد أطرافهم؟
لقد فتحت هذه الدراسات آفاقًا جديدة في مجال الطب البشري. وعلى الرغم من ذلك، نحن نتشارك معظم الجينات المشاركة في عملية التجديد مع السمندل المائي.يكمن الفرق في أن خلايانا لا تستجيب بنفس الطريقة بعد الإصابة. فبينما يُعيد سمندل الماء تنشيط البرامج الجينية الجنينية ويُعيد بناء الهياكل المفقودة، تُفقد ندوب الأنسجة لدى البشر، وتُفقد هذه القدرة على التجديد.
ويشير الفريق الذي يقوده جيمس موناجان وخبراء آخرون إلى أنه قد يكون من الممكن في المستقبل "إيقاظ" ذلك الذاكرة الموضعية الكامنة في خلايانالن يكون من الضروري تغيير جميع جيناتنا، بل إعادة تنشيط مسارات إشارات معينة وتعديل الجزيئات الرئيسية بشكل مناسب في الوقت المناسب.
في حين أن فكرة وضع رقع تُحفّز التجديد لا تزال بعيدة المنال، إلا أن التطورات في مجال تحرير الجينات وعلم الأحياء الجزيئي تُقرّبها خطوةً بخطوة. وكما يوضح الباحثون، لا يزال هذا العمل في مراحله الأولية، ولكنه يُمهّد الطريق لتطوير علاجات قد تُتيح يومًا ما تجديد الأصابع أو اليدين، أو حتى الأطراف بأكملها.
في الوقت الحالي، لا تزال سمندل الماء حارسةً لسرٍّ مثير. فدراستها لا تُوسّع معرفتنا بكيفية إعادة بناء الكائن الحي فحسب، بل إلهام آفاق جديدة لطب المستقبل، حيث يمكن للشفاء دون ندوب أو إعادة بناء الأطراف أن يتوقف عن كونه مجرد خيال.
