تشترك أسماك الزرد في أوجه التشابه العميقة مع البشر ، مما يجعلها نماذج مفيدة لدراسة الأمراض الجلدية مثل البهاق وسرطان الجلد

الخلايا الصباغية هي مجموعة فرعية صغيرة من خلايا البشرة التي تلعب دورًا كبيرًا في حماية بشرتك من الآثار الضارة للتعرض لأشعة الشمس. يفعلون ذلك عن طريق تصنيع الميلانين ، وهي أصباغ يتم إرسالها إلى خلايا الجلد الأخرى لحمايتها من الأشعة فوق البنفسجية الضارة. يتسبب نقص الخلايا الصباغية العاملة في مجموعة واسعة من الأمراض الجلدية ، بما في ذلك سرطان الجلد والبهاق ، وهي حالة من أمراض المناعة الذاتية حيث يهاجم الجسم الخلايا الصباغية ويسبب بقعًا من الجلد ناقص الصباغ.

منذ ما يقرب من 20 عامًا ، كنت أدرس الخلايا الصباغية والدور الذي تلعبه في المرض. أدت الصعوبات في نمو الخلايا الصباغية البشرية في مزارع الخلايا إلى قيام الباحثين مثلي باستخدام نماذج بديلة لدراستها.

كان مختبري وآخرون رائدين في استخدام سمك الزرد لدراسة الخلايا الصباغية. باستخدام أسماك المياه العذبة الصغيرة هذه ككائن حي نموذجي ، اكتشفت أنا وفريقي مؤخرًا طريقة جديدة تتجدد بها الخلايا الصباغية. تتيح هذه العملية المرونة لهذه الخلايا للتعافي من الإصابات وقد تكون قابلة للتطبيق على أنواع أخرى من الأنسجة.

ما هو القواسم المشتركة بين أسماك الزرد والناس

كثيرًا ما يسألني الطلاب الجدد وغير العلماء ، “لماذا الزرد؟” هناك عدة أسباب تجعل سمك الزرد نماذج جيدة لدراسة الخلايا الصباغية.

تتشابه الخلايا الميلانينية في سمك الزرد من نواح كثيرة مع تلك الموجودة في البشر. تتطور هذه الخلايا في الأجنة بنفس الطريقة التي يتطور بها البشر ، وتستخدم نفس البرامج الجينية وتنتج الميلانين نفسه. يؤدي خلل الخلايا الصباغية في الزرد أيضًا إلى نفس الأمراض والسرطانات الموجودة في البشر.

على عكس الخلايا الصباغية في جلد الفأر أو الإنسان ، تظهر الخلايا الميلانينية لأسماك الزرد من الخارج في خطوطها الداكنة وقشورها المرقطة. يمكن للباحثين وضع السمكة بأكملها مباشرة تحت المجهر ورؤية الخلايا دون الحاجة إلى خزعة.

الأهم من ذلك ، يمكن للباحثين التلاعب وإجراء التجارب على الخلايا الصباغية الزرد بطرق غير أخلاقية أو غير مجدية مع الناس. على عكس الدراسات التي تستخدم الخلايا الصباغية المعزولة في طبق بتري ، يمكن أن تتم هذه التجارب في سياق حيوان كامل ، حيث يمكننا مراقبة الجلد المحيط والعوامل البيولوجية الأخرى لتأثيرها على كيفية تصرف الخلايا الصباغية ووظيفتها.

تنوع الخلايا الجذعية الصباغية

في العمل الذي قاده تايلر فرانتز ، طالب دراسات عليا في مختبري ، ركز فريقنا اهتمامنا على العملية التي تتجدد بها الخلايا الصباغية الجديدة بعد الإصابة.

تجديد الخلايا الصباغية مهم للتعافي من اضطرابات الجلد مثل البهاق. كما أنه ذو صلة بالظروف المرتبطة بالعمر مثل شيب الشعر ، حيث تموت الخلايا الجذعية للخلايا الصباغية أو تصبح نائمة ولم تعد تنتج الخلايا الصباغية الناضجة التي تعطي الشعر لونه.

لدراسة تجديد الخلايا الصباغية ، أزلنا هذه الخلايا من أسماك الزرد واتبعنا عملية إعادة نموها. نظرًا لأن الخلايا الجذعية للخلايا الصباغية في سمك الزرد مرئية من الخارج ، فقد تتبعنا هذه الخلايا في الوقت الفعلي لمعرفة كيف تنقسم ونضجت. بالإضافة إلى ذلك ، قمنا بقياس الجينات التي تم التعبير عنها في الخلايا الجذعية الفردية للخلايا الصباغية وأحفادها أثناء التجديد.

لقد وجدنا أن الخلايا الصبغية المحتضرة تحفز هذه العملية التجديدية عن طريق إرسال إشارة للخلايا الجذعية للخلايا الصباغية – الخلايا التي يمكن أن تؤدي إلى ظهور خلايا صباغية جديدة – لتنشيطها. والمثير للدهشة أننا حددنا نوعين من الخلايا الجذعية اتخذ كل منهما طريقًا مختلفًا لتكوين خلايا صبغية جديدة. يتم تحويل نوع واحد من الخلايا الجذعية مباشرة إلى الخلايا الصبغية المنتجة للميلانين. النوع الآخر من الخلايا الجذعية ينقسم إلى نوعين من الخلايا الوليدة. كان أحدهما عبارة عن خلايا صباغية جديدة ، والآخر عبارة عن خلايا جذعية جديدة جاهزة للاستجابة للإصابة المستقبلية.

لقد عرف الباحثون أن خلية جذعية واحدة قادرة على صنع أنواع متعددة من الخلايا اللازمة لتجديد الأنسجة. تشير دراساتنا عن أسماك الزرد إلى أن العديد من الخلايا الجذعية المختلفة في الجلد ، وربما الأنسجة الأخرى ، يمكنها معًا إعادة بناء نوع واحد معين من الخلايا بعد الإصابة. من المحتمل أن يؤدي إشراك العديد من الخلايا الجذعية إلى تمكين التجديد من التكيف بشكل رشيق مع أنواع مختلفة من الإصابات.

من السمك إلى الناس

من المحتمل أن تكون النتائج التي توصلنا إليها من سمك الزرد ذات صلة بجلد الإنسان. عندما فحصنا الخلايا المأخوذة من السائل داخل نفطة في جلد الإنسان ، وجدنا خلايا تشبه بشكل ملحوظ الخلايا الجذعية للخلايا الصباغية الزرد. نحن نخطط لمعرفة ما إذا كانت هذه الخلايا البشرية يتم تنشيطها في تجديد الجلد لإنتاج خلايا صبغية جديدة ، والتي من شأنها أن تؤكد هويتها كخلايا جذعية للخلايا الصباغية.

في النهاية ، نتصور استخدام هذه النتائج لتطوير علاجات تعمل على تنشيط الخلايا الجذعية للخلايا الصباغية ، والتي يمكن أن تساعد في عكس فقدان لون الجلد في البهاق والأمراض الأخرى. قد تساعد مثل هذه العلاجات أيضًا في مواجهة تساقط الصبغة المرتبط بالعمر في الشعر والجلد.

سمحت لنا الميزات الفريدة لأسماك الزرد بالكشف عن وضع جديد للتجديد الخلوي. بسبب أوجه التشابه بين الأنواع ، نتوقع أن يتم تطبيق هذه النتائج والعديد من النتائج الأخرى من البحث باستخدام الزرد على البيولوجيا البشرية.