باحثون ينشئون أول أطلس أحادي الخلية لتطور الرئة بعد الولادة في البشر والفئران

أول أطلس أحادي الخلية لتطور الرئة بعد الولادة

يمكن أن يساعد البحث في توفير فهم أكثر تفصيلاً، على مستوى الخلايا الفردية، للعوامل الوراثية والجينية التي تؤثر على صحة الرئة طوال عمر الإنسان، بدءاً من الولادة.

قام بالبحث فريق من الباحثين من جامعة كاليفورنيا سان دييغو وجامعة نورث كارولينا في تشابل هيل.

ومن خلال تحليل عينات أنسجة الرئة من حديثي الولادة والشباب من البشر والفئران، تمكن الباحثون من اكتساب رؤى حول كيفية نشوء أنواع معينة من الخلايا في الرئة وتغيرها خلال مرحلة الطفولة.

وقال ثو إليزابيث دونغ، المؤلف الأول والطبيب والعالم في طب الجهاز التنفسي للأطفال في كلية الطب بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو وأخصائي أمراض الرئة في مستشفى رادي للأطفال في سان دييغو: "هذه عينات فريدة قمنا بجمع معلومات عنها خلال فترة تطور الرئة لم تتم دراستها جيداً، والأمر المثير هو القدرة على رؤية ما تفعله خلايا الرئة في هذه المرحلة من التطور بدقة خلية واحدة".

الهدف هو بناء ما يسمى بـ "خريطة مرجعية" لرئتي الإنسان، مثل هذه الخريطة ستكون بمثابة أساس لفهم الاختلافات الخلوية بين الرئتين السليمة والمريضة، ويمثل هذا العمل خطوة صغيرة نحو بناء مرجع لسكان الأطفال.

وقال دونغ: "تتشكل صحة الجهاز التنفسي من خلال ما يحدث خلال السنوات الأولى من حياتك، لذلك عندما تسوء الأمور، يمكننا الرجوع إلى هذه السنوات المبكرة لتحديد الأسباب المحتملة للمرض".

وقال كون زانغ، الأستاذ ورئيس قسم الهندسة الحيوية في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو وهو مؤلف أول للدراسة: "في حالات الشذوذ الرئوي أو المرض، يمكننا تكبير وفحص الأنواع المحددة من الخلايا التي تختلف عن نظيراتها في المراجع الصحية وما هي المسارات الجزيئية الكامنة وراء هذه التغييرات، يمكن بعد ذلك تطوير التشخيص والعلاج على أساس الاختلافات من الخريطة المرجعية".

تعتبر الرئتان عضواً مهماً في الجسم، فهي تسمح بالدخول وتحافظ على توازن المواد الحيوية مثل الأكسجين، مع إزالة النفايات مثل ثاني أكسيد الكربون، وتقوم بتصفية الهواء الذي نتنفسه، ويأمل الباحثون في أن النتائج التي توصلوا إليها هنا ستضع الأساس لمزيد من الدراسات المتعمقة حول كيفية تأثير العوامل البيئية مثل التعرض لتلوث الهواء والتدخين على صحة الرئة والأمراض طوال مراحل الحياة المختلفة.

ولبناء خريطتهم، قام الباحثون بتحليل أنسجة الرئة البشرية بعد الوفاة والتي تم جمعها في نقاط زمنية مختلفة، بدءاً من اليوم الأول وحتى 9 سنوات بعد الولادة، كما جمع الباحثون عينات من أنسجة الرئة من الفئران في نقاط زمنية مطابقة بين يوم واحد وما يقرب من شهر بعد الولادة.

استخدم الباحثون الجيل التالي من تقنيات التسلسل أحادية الخلية التي تم تطويرها في مختبر تشانغ لتحليل نوى فردية لأكثر من 80 ألف خلية رئة بشرية ومن الفئران مجتمعة.

ومع هذا التحليل، يمكن للباحثين البدء في رسم خريطة لمسارات التطور لأنواع مختلفة من خلايا الرئة بما في ذلك الخلايا الظهارية السنخية من النوع 1، وهذه الخلايا حيوية لتبادل الأكسجين وغازات ثاني أكسيد الكربون، وحصل الباحثون على أدلة حول كيفية تواصل الخلايا السنخية من النوع 1 مع الخلايا الأخرى مثل الخلايا الليفية العضلية، وكيف يمكن لهذا الاتصال أن يلعب دوراً في تطور الخلايا السنخية.

الخلايا الليفية في الرئة البشرية

وكشفت الدراسة أيضاً عن مجموعة فريدة من الخلايا الليفية في الرئة البشرية لم يتم ملاحظتها في الفئران، وهذه الخلايا الليفية هي خلايا في النسيج الضام تلعب دوراً في كيفية تمدد الرئتين، ووجد الباحثون أيضاً حالات خلوية في الرئة البشرية موجودة في الحياة المبكرة عند الولادة ولكنها تختفي عند عمر 9 سنوات.

وقال دونغ: "تساعدنا هذه البيانات في تجميع كيفية ظهور أنواع الخلايا الرئيسية في الرئة، ونحن نأمل أن يكون هذا بمثابة مورد قيم لباحثي الرئة للمضي قدماً في معلوماتهم".