الخلايا الجذعية المكونة للدم

تُوجد أولى الخلايا الجذعية المكونة للدم خلال التطور الجنيني (في الفئران والبشر) في منطقة الأبهر والغدد التناسلية والكليتين المتوسطتين ، وفي الشرايين المحية والسُرية. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} وبعد ذلك بقليل، تُوجد هذه الخلايا أيضًا في المشيمة وكيس المح ورأس الجنين وكبد الجنين. ^{[ 3 ] [ 13 ]}

يمكن أخذ الخلايا الجذعية والخلايا السلفية من الحوض، عند العرف الحرقفي، باستخدام إبرة ومحقنة. ^{[ 14 ]} يمكن إزالة الخلايا كسائل (لإجراء مسحة لفحص شكل الخلية) أو يمكن إزالتها عن طريق خزعة لبية (للحفاظ على بنية الخلايا أو علاقتها ببعضها البعض وبالعظم). ^{[ 15 ]}

وحدة تكوين المستعمرات هي نوع فرعي من الخلايا الجذعية المكونة للدم. (يختلف هذا المعنى للمصطلح عن وحدات تكوين مستعمرات الميكروبات، والتي تُعد وحدة لعد الخلايا ). توجد أنواع مختلفة من وحدات تكوين مستعمرات الخلايا الجذعية المكونة للدم:

• وحدة تكوين المستعمرات - الخلايا المحببة - كريات الدم الحمراء - الخلايا الوحيدة - الخلايا النواءية ( CFU-GEMM )
• وحدة تكوين المستعمرات - الخلايا الليمفاوية ( CFU-L )
• وحدة تكوين المستعمرات - كريات الدم الحمراء ( CFU-E )
• وحدة تكوين المستعمرات - الخلايا المحببة - الخلايا البلعمية ( CFU-GM )
• وحدة تكوين المستعمرات - الخلايا النواءية ( CFU-Meg )
• وحدة تكوين المستعمرات - الخلايا القاعدية ( CFU-Baso )
• وحدة تكوين المستعمرات - الحمضات ( CFU-Eos )

تستند وحدات تكوين المستعمرات المذكورة أعلاه إلى السلالة. أما وحدة تكوين المستعمرات الطحالية (CFU-S)، فهي وحدة أخرى، وقد شكلت أساسًا لتكوين مستعمرات استنساخية في الجسم الحي ، والذي يعتمد على قدرة خلايا نخاع العظم المحقونة على إنتاج مستنسخات من خلايا الدم الناضجة في طحال الفئران المعرضة للإشعاع بعد 8 إلى 12 يومًا. وقد استُخدمت هذه الوحدة على نطاق واسع في الدراسات المبكرة، ولكنها تُعتبر الآن مقياسًا للخلايا السلفية الناضجة أو الخلايا المتكاثرة العابرة ، وليست للخلايا الجذعية .

بما أنه لا يمكن عزل الخلايا الجذعية المكونة للدم كمجموعة نقية، فإنه لا يمكن تحديدها بالمجهر. يمكن تحديد أو عزل هذه الخلايا باستخدام تقنية قياس التدفق الخلوي ، حيث تُستخدم مجموعة من المؤشرات السطحية المختلفة (وخاصةً CD34 ) لفصل الخلايا الجذعية المكونة للدم النادرة عن خلايا الدم المحيطة. تفتقر الخلايا الجذعية المكونة للدم إلى التعبير عن مؤشرات خلايا الدم الناضجة، ولذلك تُسمى Lin-. يُستخدم غياب التعبير عن مؤشرات السلالة، بالإضافة إلى الكشف عن العديد من المؤشرات السطحية الإيجابية، لعزل هذه الخلايا. علاوة على ذلك، تتميز الخلايا الجذعية المكونة للدم بصغر حجمها وضعف تلوينها بالأصباغ الحيوية مثل رودامين 123 (رودامين ^lo ) أو هوكست 33342 (مجموعة جانبية).

تُعدّ الخلايا الجذعية المكونة للدم ضرورية لعملية تكوين الدم، أي تكوين خلايا الدم. تتميز هذه الخلايا بقدرتها على تجديد جميع أنواع خلايا الدم (أي أنها متعددة القدرات ) والتجدد الذاتي. يمكن لعدد قليل من الخلايا الجذعية المكونة للدم أن يتكاثر ليُنتج عددًا كبيرًا جدًا من الخلايا الجذعية المكونة للدم الوليدة. تُستغل هذه الظاهرة في زراعة نخاع العظم ^{[ 16 ]} ، حيث يُعيد عدد قليل من الخلايا الجذعية المكونة للدم بناء الجهاز المكون للدم. تُشير هذه العملية إلى أنه بعد زراعة نخاع العظم، يجب أن يحدث انقسام متماثل للخلايا إلى خليتين جذعيتين مكونتين للدم وليدتين.

يُعتقد أن التجديد الذاتي للخلايا الجذعية يحدث في بيئة الخلايا الجذعية في نخاع العظم، ومن المنطقي افتراض أن الإشارات الرئيسية الموجودة في هذه البيئة ستكون مهمة في التجديد الذاتي. ^{[ 2 ]} هناك اهتمام كبير بالمتطلبات البيئية والجزيئية للتجديد الذاتي للخلايا الجذعية المكونة للدم، حيث أن فهم قدرة هذه الخلايا على تجديد نفسها سيسمح في النهاية بإنتاج مجموعات موسعة منها في المختبر، والتي يمكن استخدامها علاجيًا.

توجد الخلايا الجذعية المكونة للدم، كغيرها من الخلايا الجذعية البالغة ، في الغالب في حالة سكون ، أو توقف مؤقت للنمو. ويساعد تغير استقلاب هذه الخلايا في حالة السكون على بقائها لفترات طويلة في بيئة نخاع العظم منخفضة الأكسجين. ^{[ 17 ]} وعندما تتعرض هذه الخلايا للموت أو التلف، فإنها تخرج من حالة السكون وتبدأ بالانقسام النشط مجددًا. ويتم تنظيم الانتقال من حالة السكون إلى التكاثر والعودة منها بواسطة مساري MEK/ERK و PI3K/AKT/mTOR . ^{[ 18 ]} ويمكن أن يؤدي خلل تنظيم هذه التحولات إلى استنفاد الخلايا الجذعية، أو الفقدان التدريجي للخلايا الجذعية المكونة للدم النشطة في الدم. ^{[ 18 ]}

تتمتع الخلايا الجذعية المكونة للدم بقدرة أكبر من خلايا الدم غير الناضجة الأخرى على عبور حاجز نخاع العظم ، وبالتالي، يمكنها الانتقال عبر الدم من نخاع العظم إلى عظمة أخرى. وإذا استقرت في الغدة الزعترية ، فقد تتطور إلى خلايا تائية . وفي حالة الأجنة وحالات تكوين الدم خارج النخاع العظمي الأخرى ، قد تستقر الخلايا الجذعية المكونة للدم أيضًا في الكبد أو الطحال وتتطور.

وهذا يُمكّن من جمع الخلايا الجذعية المكونة للدم مباشرة من الدم.

زراعة الخلايا الجذعية المكونة للدم (HSCT) هي عملية زرع خلايا جذعية متعددة القدرات مكونة للدم ، تُستخلص عادةً من نخاع العظم أو الدم المحيطي أو دم الحبل السري. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 16 ]} وقد تكون ذاتية (حيث تُستخدم خلايا المريض الجذعية)، أو خيفية (حيث تُؤخذ الخلايا الجذعية من متبرع)، أو متماثلة جينياً (من توأم متطابق). ^{[ 19 ] [ 20 ]}

يُجرى هذا الإجراء غالبًا لمرضى أنواع معينة من سرطانات الدم أو نخاع العظم ، مثل الورم النخاعي المتعدد أو اللوكيميا . ^{[ 20 ]} في هذه الحالات، يُقضى عادةً على جهاز المناعة لدى المتلقي بالإشعاع أو العلاج الكيميائي قبل عملية الزرع. تُعد العدوى وداء الطعم حيال المضيف من المضاعفات الرئيسية لزراعة الخلايا الجذعية المكونة للدم من متبرع غير مطابق وراثيًا . ^{[ 20 ]}

لاستخلاص الخلايا الجذعية من الدم المحيطي، يُحقن المتبرعون بالدم بسيتوكين ، مثل عامل تحفيز مستعمرات المحببات (G-CSF)، الذي يحفز الخلايا على مغادرة نخاع العظم والانتشار في الأوعية الدموية. ^{[ 21 ]} في علم الأجنة لدى الثدييات، تُكتشف أولى الخلايا الجذعية المكونة للدم في منطقة الأبهر-الغدد التناسلية-الكلى المتوسطة (AGM )، ثم تتكاثر بكثافة في كبد الجنين قبل أن تستوطن نخاع العظم قبل الولادة. ^{[ 13 ]}

لا تزال عملية زرع الخلايا الجذعية المكونة للدم إجراءً خطيرًا ينطوي على العديد من المضاعفات المحتملة، وهي مخصصة للمرضى الذين يعانون من أمراض تهدد حياتهم. ومع ازدياد معدلات البقاء على قيد الحياة بعد هذا الإجراء، توسع نطاق استخدامه ليشمل أمراض المناعة الذاتية ^{[ 22 ] [ 23 ]} وتشوهات الهيكل العظمي الوراثية ، ولا سيما تصلب العظام الطفولي الخبيث ^{[ 24 ] [ 25 ]} وداء عديد السكاريد المخاطي ^{[ 26 ]} .

يمكن استخدام الخلايا الجذعية لتجديد أنواع مختلفة من الأنسجة. يُعد زرع الخلايا الجذعية المكونة للدم علاجًا معتمدًا لسرطان الدم النخاعي المزمن، وسرطان الدم الليمفاوي الحاد، وفقر الدم اللاتنسجي، واعتلالات الهيموجلوبين، بالإضافة إلى سرطان الدم النخاعي الحاد ونقص المناعة الأولي. عادةً ما يتحقق تجديد الجهاز المكون للدم في غضون أسبوعين إلى أربعة أسابيع بعد العلاج الكيميائي أو الإشعاعي وزرع الخلايا الجذعية المكونة للدم. تخضع الخلايا الجذعية المكونة للدم حاليًا لاختبارات سريرية لاستخدامها في تجديد الأنسجة غير المكونة للدم. ^{[ 27 ]}

اختبار تكوين منطقة الحصى (CAFC) هو اختبار تجريبي قائم على زراعة الخلايا. عند زرع الخلايا الجذعية المكونة للدم على طبقة متصلة من الخلايا السدوية المغذية ، ^{[ 38 ]} يتسلل جزء منها بين الفجوات (على الرغم من تلامس الخلايا السدوية) ويستقر في النهاية بين الخلايا السدوية والركيزة (سطح الطبق هنا) أو يُحاصر في الزوائد الخلوية بين الخلايا السدوية. يُعرف هذا الاستحواذ الخلوي في الجسم الحي بأنه اندماج خلية بالكامل داخل خلية أخرى (مثل اندماج الخلايا التائية في الخلايا السدوية المغذية )؛ بينما في المختبر ، عندما تتسلل خلايا السلالة اللمفاوية أسفل الخلايا الشبيهة بالخلايا المغذية ، تُسمى هذه العملية بالاستحواذ الخلوي الكاذب . تُعرف هذه الظاهرة المشابهة في مجال الخلايا الجذعية المكونة للدم بمصطلح زراعة الخلايا " الخلايا المُشكِّلة لمنطقة الحصى" (CAFC) ، حيث تبدو مناطق أو تجمعات الخلايا باهتة تشبه الحصى تحت المجهر الضوئي ذي التباين الطوري، مقارنةً بالخلايا الجذعية المكونة للدم الأخرى ذات الانكسار الضوئي. ويعود ذلك إلى أن الخلايا التي تطفو بحرية فوق الخلايا السدوية كروية الشكل وبالتالي ذات انكسار ضوئي. أما الخلايا التي تزحف أسفل الخلايا السدوية فهي مُسطَّحة، وبالتالي غير ذات انكسار ضوئي. وقد بدأت آلية التغلغل الخلوي الكاذب تتضح مؤخرًا، ويُحتمل أن تتوسطها تفاعلات عبر مستقبل CXCR4 (CD184)، وهو مستقبل الكيموكينات CXC (مثل SDF1 )، مع الإنتغرينات α4β1 . ^{[ 39 ]}

لا يمكن رصد الخلايا الجذعية المكونة للدم (HSC) بسهولة بشكل مباشر، ولذلك، يلزم استنتاج سلوكها بشكل غير مباشر. تُعدّ الدراسات الاستنساخية أقرب التقنيات لدراسة الخلايا الجذعية المكونة للدم في الجسم الحي على مستوى الخلية الواحدة. في هذه الدراسة، تُستخدم أساليب تجريبية وإحصائية متطورة للتأكد، باحتمالية عالية، من وجود خلية جذعية مكونة للدم واحدة في عملية زرع تُجرى لمضيف مُعرَّض للإشعاع المميت. بعد ذلك، يمكن رصد التوسع الاستنساخي لهذه الخلية الجذعية بمرور الوقت من خلال مراقبة نسبة الخلايا من النوع المانح في الدم أثناء إعادة تكوين جسم المضيف. تُعرَّف السلسلة الزمنية الناتجة بأنها حركية إعادة تكوين الخلايا الجذعية المكونة للدم.

تتسم حركية إعادة التكوين بتنوع كبير. مع ذلك، باستخدام الديناميكيات الرمزية ، يمكن إثبات أنها تندرج ضمن عدد محدود من الفئات. ^{[ 40 ]} ولإثبات ذلك، تُرجمت مئات من حركية إعادة التكوين التجريبية من خلايا جذعية دموية مستنسخة من نوع Thy-1 ^lo SCA-1 ⁺ lin ⁻ (B220، CD4، CD8، Gr-1، Mac-1، وTer-119) ^{[ 41 ]} c-kit ⁺ إلى متواليات رمزية، وذلك بتعيين الرموز "+" و"-" و"~" عندما يكون لميل قياسين متتاليين لنسبة الخلايا المانحة قيمة موجبة أو سالبة أو ثابتة، على التوالي. وباستخدام مسافة هامينغ ، خضعت أنماط إعادة التكوين لتحليل التجميع، مما أسفر عن 16 مجموعة متميزة من الحركية. ولإتمام البرهان التجريبي، استُخدمت طريقة لابلاس للإضافة لتحديد أن احتمال العثور على حركية غير موجودة في هذه المجموعات الـ 16 ضئيل للغاية. وبالتالي، تُظهر هذه النتيجة أن حجرة الخلايا الجذعية المكونة للدم غير متجانسة أيضًا وفقًا للمعايير الديناميكية.

كان يُعتقد في الأصل أن جميع الخلايا الجذعية المكونة للدم متشابهة في قدرتها على التجديد الذاتي والتمايز. وقد تم التشكيك في هذا الرأي لأول مرة باكتشاف مجموعة مولر-سيبرغ في سان دييغو عام 2002، حيث أوضحوا أن الخلايا الجذعية المختلفة يمكن أن تُظهر أنماط إعادة تكوين متميزة، وهي خصائص جوهرية محددة مسبقًا وراثيًا للخلايا الجذعية المكونة للدم المستنسخة Thy-1 ^lo Sca-1 ⁺ lin ⁻ c-kit ⁺ HSC. ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]} أدت نتائج هذه الدراسات المستنسخة إلى مفهوم انحياز السلالة . باستخدام النسبة${\displaystyle \rho =L/M}$يمكن تقسيم حجرة الخلايا الجذعية المكونة للدم إلى ثلاث فئات، وذلك باستخدام نسبة الخلايا اللمفاوية (L) إلى الخلايا النخاعية (M) في الدم كمؤشر كمي. تعمل الخلايا الجذعية المكونة للدم المتوازنة (Bala) على إعادة تكوين خلايا الدم البيضاء المحيطية بنفس نسبة الخلايا النخاعية إلى الخلايا اللمفاوية الموجودة في الفئران غير المعالجة (بمعدل 15% خلايا نخاعية و85% خلايا لمفاوية، أو 3 ≤ ρ ≤ 10). أما الخلايا الجذعية المكونة للدم ذات الميل النخاعي (My-bi) فتنتج عددًا قليلًا جدًا من الخلايا اللمفاوية، مما ينتج عنه نسب 0 < ρ < 3، بينما تنتج الخلايا الجذعية المكونة للدم ذات الميل اللمفاوي (Ly-bi) عددًا قليلًا جدًا من الخلايا النخاعية، مما ينتج عنه نسب لمفاوية إلى نخاعية ρ > 10. جميع هذه الأنواع الثلاثة هي أنواع طبيعية من الخلايا الجذعية المكونة للدم، ولا تمثل مراحل تمايز. بل هي ثلاث فئات من الخلايا الجذعية المكونة للدم، لكل منها برنامج تمايز ثابت وراثيًا. كما أظهرت هذه الدراسات أن انحياز السلالة لا يخضع لتنظيم عشوائي أو يعتمد على الاختلافات في التأثير البيئي. تتجدد الخلايا الجذعية المكونة للدم من النوع My-bi ذاتيًا لفترة أطول من الخلايا الجذعية المكونة للدم المتوازنة أو Ly-bi. وينتج انحياز السلالة النخاعية عن انخفاض الاستجابة للإنترلوكين 7 (IL-7) المحفز للخلايا اللمفاوية. ^{[ 43 ]}

لاحقًا، أكدت مجموعات أخرى النتائج الأصلية وسلطت الضوء عليها. ^{[ 45 ]} على سبيل المثال، أكدت مجموعة إيفز في عام 2007 أن حركية إعادة التكاثر، وقدرة التجديد الذاتي على المدى الطويل، وخصائص My-bi وLy-bi هي خصائص جوهرية موروثة بثبات للخلايا الجذعية المكونة للدم. ^{[ 46 ]} في عام 2010، قدمت مجموعة جوديل رؤى إضافية حول الأساس الجزيئي لانحياز السلالة في الخلايا الجذعية المكونة للدم من النوع SCA-1 ⁺ lin- ^c -kit ^{+ ضمن} المجموعة الجانبية (SP) . ^{[ 47 ]} وكما سبق توضيحه بالنسبة لإشارات IL-7، فقد وُجد أن أحد أفراد عائلة عامل النمو المحول بيتا (TGF-beta) يحفز تكاثر الخلايا الجذعية المكونة للدم من النوع My-bi وLy-bi، بينما يثبطه.