التغيير والتبديل بين الخلايا المنتجة للهرمونات في الأمعاء

هل تساءلت يوماً عن أين يأتي هذا الشعور المفاجئ بالجوع عندما تتدهور معدتك الفارغة؟ الآلاف من الخلايا الحساسة للمغذيات ، أو الخلايا الأمينية المعوية ، المنتشرة في جميع أنحاء معدتك والأمعاء أطلقت للتو ملايين من الحويصلات الصغيرة مليئة هرمون الجريلين الجوع في مجرى الدم. تعمل هذه الهرمونات كطريقة رئيسية في الاتصال الهوائي والتنسيق مع أجزاء بعيدة من الجهاز الهضمي أو الأعضاء الأخرى مثل البنكرياس والدماغ. استجابة لمثيرات معينة ، تنتج خلايا معوية هندوية مختلفة هرمونات مختلفة ، والتي تحفز الجوع أو الشبع ، وتنسيق حركة عضلات الأمعاء ، وتحفيز إصلاح طبقة الخلايا الواقية للأمعاء أو تعزيز إنتاج أعلى للأنسولين من البنكرياس. هذا الأخير مثير للاهتمام بشكل خاص في المرضى الذين يعانون من مرض السكري من النوع الثاني ، والتي هي وحدها غير قادرة على إنتاج الأنسولين الكافي لتثبيت مستويات الجلوكوز لديهم. واحد من أكثر العلاجات الناجحة لمرض السكري يعتمد على هرمون الأمعاء GLP1 ، حيث يستطيع هؤلاء المرضى التحكم في جلوكوز الدم لديهم دون الحاجة إلى حقن الأنسولين.

أقل من 1 ٪ من الخلايا في بطانة الأمعاء هي خلايا معوية هندية. ينقسم هذا 1٪ مرة أخرى إلى العديد من الأنواع الفرعية المختلفة التي تنتج هرمونات مختلفة. لذلك ، من الصعب العثور على نوع معين من الخلايا المعوية. انها مثل البحث عن عدد قليل من الماس والياقوت والزمرد في حمولة شاحنة من الحصى. يمكنك وزن الحمولة وقياسها وطحنها وتحليل تكوين المعدن ، لكن هذا سيخبرنا الكثير عن الحصى عن الأحجار الكريمة.

لدراسة هذه الخلايا النادرة ، جمع الباحثون تقنية تسمى التسلسل أحادي الخلية (انظر التفسير المؤطر لتسلسل الخلية الواحدة) ، للنظر إلى كل خلية فردية ، مع طريقة لتحديد عمر كل خلية. للبقاء مع تشبيه الأحجار الكريمة ، جعلوا جميع الأحجار الكريمة تتألق بزاهية بحيث يمكن التقاطها من كومة وتحليلها بشكل فردي. بالإضافة إلى ذلك ، قال لون الأحجار الكريمة للباحثين عن عمر كل واحد منهم. نتيجة لذلك ، يمكن أن يدرسوا تطوير الخلايا المعوية المعوية.

يتم إنتاج خلايا enteroendocrine باستمرار في الأمعاء لدينا ويعيش لعدة أسابيع. والمثير للدهشة ، أن الباحثين وجدوا أن العديد من الخلايا الأمينية المعوية تغير إنتاجهم من الهرمونات أثناء تقدمهم في السن. هذه القدرة للخلية لتحويل إنتاجها من الهرمون وبالتالي وظيفتها مثيرة للاهتمام للغاية في سياق العلاج. عندما نفهم الإشارات التي تتحكم بها ، قد نكون قادرين على تحفيز الأمعاء لزيادة إنتاج هرمونات معينة لعلاج مرض السكري ، والسمنة أو مرض التهاب الأمعاء. وقد أظهر الباحثون بالفعل أن التلاعب بإحدى هذه الإشارات يمكن أن يغير مستويات الهرمون ، بما في ذلك مستويات GLP1 ، في الفئران.

التسلسل أحادي الخلية هو تقنية جديدة نسبيا تم اختيارها على أنها "اختراق عام 2018" من قبل المجلة العلمية علم. باستخدام هذه التقنية ، يمكن للباحثين قراءة نشاط الجينات عند حل الخلايا الفردية. وهذا يخبرهم ما هو البرنامج الجيني الذي كان نشطا في الخلية ، وعن طريق اشتقاق هويتها (على سبيل المثال خلية جلدية أو خلية مناعية). كان الباحثون قادرين بالفعل على قراءة نشاط الجينات في الأنسجة ، ولكن هذه القراءات كانت تتم دائمًا على عدة آلاف من الخلايا المجمعة معًا. الآن ، مع تسلسل خلية واحدة ، والباحثين قادرون على قراءة نشاط الجينات من كل خلية فردية. يمكننا مقارنة هذا التحسن للانتقال من خريطة جغرافية كلاسيكية ، حيث يتم تمثيل المدينة كصورة واحدة من لون واحد ، إلى خرائط Google ، حيث يمكننا تكبير كل منزل على حدة ، وإيجاد منازل نادرة ومثيرة للاهتمام في هذه العملية.

بما أن هذه التقنية يمكن تطبيقها على العديد من المجالات البحثية المختلفة ، فإن العديد من الباحثين يتطلعون إليها الآن لتحليل أعضائهم أو أمراضهم ذات الفائدة الفردية. ومع ذلك ، يتطلب تنفيذ التسلسل أحادي الخلية ، وتفسير نتائجها معدات مختبر متخصصة للغاية وخوارزميات تحليل البيانات. لحل هذه المشكلة ، تم إنشاء شركة مبتدئة تسمى Single Cell Discoveries في Hubrecht Insitute التي تقوم بإجراء تسلسل الخلية الواحدة كخدمة للباحثين والمؤسسات السريرية في جميع أنحاء العالم.

معلومات اكثر

هانز كليفرز هو قائد المجموعة في معهد Hubrecht (KNAW) ، وأستاذ علم الوراثة الجزيئية في المركز الطبي لجامعة Utrecht وجامعة Utrecht ، مدير الأبحاث في مركز الأميرة Máxima لأورام طب الأطفال و Oncode Investigator.

هذا البحث هو تعاون بين الباحثين في معهد Hubrecht ، ومركز الأميرة Máxima لأورام الأطفال ، والمركز الطبي الجامعي في أوتريخت ، وهولندا ، ومعهد Wellcome Trust-MRC للعلوم الاستقلابية في كمبريدج ، المملكة المتحدة ، ومعهد Allen للدماغ العلوم في سياتل ، الولايات المتحدة الأمريكية.