اكتساب القدرة على التمايز إلى أنواع متعددة من الخلايا استجابةً للمحفزات

كانت تقنية اكتساب القدرة على التمايز إلى أنواع متعددة من الخلايا استجابةً للمحفزات ( STAP ) طريقةً مقترحةً لتوليد خلايا جذعية متعددة القدرات عن طريق تعريض الخلايا العادية لأنواع معينة من الإجهاد، مثل استخدام سم بكتيري، أو غمرها في حمض ضعيف، أو تعريضها لصدمة جسدية. ^{[ 1 ] [ 2 ]} اكتسبت هذه التقنية شهرةً واسعةً في يناير 2014 عندما نُشر بحثٌ لهاروكو أوبوكاتا وآخرين في مجلة Nature . خلال الأشهر التالية، فشل جميع العلماء الذين حاولوا تكرار نتائجها، وثار الشك في أن نتائج أوبوكاتا كانت نتيجة خطأ أو تزوير . وبدأ تحقيقٌ من قِبل جهة عملها، معهد ريكين (RIKEN ). في 1 أبريل 2014، خلص معهد ريكين إلى أن أوبوكاتا قد زوّرت البيانات للحصول على نتائجها. ^{[ 3 ]} في 4 يونيو 2014، وافقت أوبوكاتا على سحب الأوراق البحثية. ^{[ 4 ]} في 5 أغسطس 2014، عُثر على يوشيكي ساساي -مشرف أوبوكاتا في معهد ريكين وأحد المؤلفين المشاركين في أوراق عمل خلية STAP- ميتًا في منشأة تابعة لمعهد ريكين بعد انتحاره شنقًا على ما يبدو. ^{[ 5 ]}

كانت تقنية STAP ستكون طريقة أبسط جذريًا لتوليد الخلايا الجذعية مقارنة بالطرق التي تم بحثها سابقًا، حيث أنها لا تتطلب نقل النواة ولا إدخال عوامل النسخ . ^{[ 6 ]}

زعمت هاروكو أوبوكاتا أن خلايا STAP تم إنتاجها بتعريض خلايا طحال الفئران CD45 ⁺ لضغوط معينة، بما في ذلك وسط حمضي بدرجة حموضة 5.7 لمدة نصف ساعة. ^{[ 6 ] [ 7 ]} بعد هذه المعالجة، تم التحقق من قدرة الخلايا على التمايز إلى أنواع متعددة من الخلايا من خلال ملاحظة ارتفاع مستويات Oct-4 ( عامل نسخ يُعبر عنه في الخلايا الجذعية الجنينية) على مدار الأسبوع التالي باستخدام جين Oct4- GFP المعدل وراثيًا . [ ^{6 ] [ 8 ] في} المتوسط، نجا 25% فقط من الخلايا من المعالجة الحمضية، لكن أكثر من 50% من الخلايا التي نجت تحولت إلى خلايا Oct4-GFP ⁺ CD45- ^متعددة القدرات. ^{[ 6 ]} كما زعم الباحثون أن المعالجة بالسموم البكتيرية أو الإجهاد البدني تُسهم في اكتساب علامات التمايز إلى أنواع متعددة من الخلايا. ^{[ 1 ]} نمت خلايا STAP المحقونة في أجنة الفئران لتُكوّن مجموعة متنوعة من الأنسجة والأعضاء الموجودة في جميع أنحاء الجسم. بحسب الباحثين، بدت الفئران الهجينة "صحية وخصبة وطبيعية" بعد مراقبة استمرت من سنة إلى سنتين. ^{[ 9 ]} إضافةً إلى ذلك، أنتجت هذه الفئران ذريةً سليمة، مما يدل على انتقال الصفات الوراثية عبر الخلايا الجرثومية، وهو "معيار أساسي للقدرة على التمايز إلى أنواع متعددة من الخلايا، فضلاً عن سلامة الجينات والجينات فوق الجينية". ^{[ 6 ]}

كان يُفترض أن خلايا STAP قادرة على التمايز إلى خلايا مشيمية ، مما يعني أنها ستكون أكثر فعالية من الخلايا الجذعية الجنينية أو الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات (iPS). ^{[ 1 ]} لم يكن واضحًا سبب عدم تحول الخلايا العادية إلى خلايا جذعية عند تعرضها لمحفزات مماثلة في الظروف العادية، مثل حموضة الجسم؛ وقد اقترح أوبوكاتا وآخرون أن آليات التثبيط داخل الجسم الحي قد تمنع التحول إلى تعدد القدرات. ^{[ 6 ]} في فبراير 2014، ادعى تشارلز فاكانتي وكوجي كوجيما ( باحثان من جامعة هارفارد شاركا في اكتشاف ونشر STAP) أنهما حصلا على نتائج أولية لخلايا STAP المُستخلصة من الخلايا الليفية البشرية ، لكنهما حذرا في الوقت نفسه من أن هذه النتائج الأولية تتطلب مزيدًا من التحليل والتحقق. ^{[ 10 ]}

في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، أجرى تشارلز فاكانتي ومارتن فاكانتي دراسات قادتهم إلى فكرة أن الخلايا الجذعية - وهي خلايا شبيهة بالأبواغ - يمكن استعادتها تلقائيًا من الأنسجة العادية التي تتعرض للإجهاد من خلال الإصابة الميكانيكية أو زيادة الحموضة. ^{[ 11 ]}

دُرست تقنية إنتاج خلايا STAP لاحقًا على يد أوبوكاتا في مستشفى بريغهام والنساء (BWH)، أثناء دراستها كباحثة ما بعد الدكتوراه تحت إشراف تشارلز فاكانتي، ثم في مركز ريكين لبيولوجيا النمو في اليابان . ^{[ 12 ] [ 13 ]} في عام 2008، أثناء عملها في كلية الطب بجامعة هارفارد ، تحققت، بناءً على طلب تشارلز فاكانتي، من أن بعض الخلايا المستنبتة التي كانت تعمل عليها قد انكمشت إلى حجم الخلايا الجذعية بعد تعرضها لإصابة ميكانيكية في أنبوب شعري . ^{[ 1 ] [ 9 ]} وتابعت، وفقًا للتوجيهات، اختبار تأثيرات محفزات مختلفة على الخلايا. بعد تعديل التقنية، تمكنت أوبوكاتا من إثبات إمكانية تحويل خلايا الدم البيضاء من الفئران حديثة الولادة إلى خلايا تتصرف بشكل مشابه للخلايا الجذعية. وكررت التجربة مع أنواع أخرى من الخلايا، بما في ذلك خلايا الدماغ والجلد والعضلات، وحصلت على النتيجة نفسها. ^{[ 9 ]}

في البداية، قوبلت نتائج أوبوكاتا بالتشكيك، حتى بين زملائها.  وتذكرت قائلة: "قال الجميع إنها مجرد خدعة - لقد كانت أيامًا عصيبة حقًا". ^{[ 1 ]} رُفضت المخطوطة التي تصف العمل عدة مرات قبل نشرها في النهاية كمقال (مع "رسالة" أقصر كُتبت بالاشتراك مع آخرين) في مجلة Nature . ^{[ 9 ]} أقنعت سلسلة من التجارب، بدءًا بتحويل جنين فأر إلى اللون الأخضر عن طريق وسم خلايا STAP بمادة فلورية، ثم تصوير تحول الخلايا التائية إلى خلايا متعددة القدرات، المشككين أخيرًا بصحة النتائج. ^{[ 1 ]}

لو ثبتت صحة هذه النتائج، لكان من الممكن توليد خلايا متعددة القدرات مُحفزة بمحفزات خارجية بسهولة وكفاءة أكبر من تقنيات الخلايا الجذعية المُستحثة متعددة القدرات الحالية. ^{[ 1 ]} وبتكييف هذه التقنية مع الأنسجة البشرية، لكان من الممكن أن تُفضي إلى إجراءات بسيطة وغير مكلفة لإنتاج خلايا جذعية خاصة بكل مريض. وصف دوسكو إيليتش، الباحث في مجال الخلايا الجذعية في كلية كينجز بلندن، خلايا STAP بأنها "اكتشاف علمي هام سيفتح عصرًا جديدًا في بيولوجيا الخلايا الجذعية". ^{[ 9 ]} ووصف شينيا ياماناكا ، رائد أبحاث الخلايا الجذعية المُستحثة متعددة القدرات، هذه النتائج بأنها "مهمة لفهم إعادة برمجة النواة  ... [و] نهج جديد لتوليد خلايا شبيهة بالخلايا الجذعية المُستحثة متعددة القدرات". ^{[ 1 ]} إن فكرة قدرة خلايا STAP على تكوين أنسجة مشيمية تعني أنها كانت ستجعل عملية الاستنساخ أسهل بكثير، إذ ستتجاوز الحاجة إلى بويضة متبرعة وزراعة الخلايا في المختبر . ^{[ 1 ]}

إحدى الطرق السابقة لإنتاج الخلايا الجذعية كانت عبر التعديل الجيني للخلايا البالغة وتحويلها إلى خلايا جذعية مستحثة متعددة القدرات (iPS). وقد كان التقدم في العلاجات القائمة على خلايا iPS بطيئًا بسبب العقبات التنظيمية المحيطة بالتعديل الجيني. ^{[ 9 ]} إضافةً إلى ذلك، فإن كفاءة تقنيات iPS المُلاحظة تبلغ حوالي 1%، وهي أقل بكثير من الكفاءة المُعلنة لتقنية STAP. ^{[ 1 ]}

• الخلايا الجذعية المستحثة
• خلية موس
• الجدل حول الخلايا الجذعية
• ماسايوكي ياماتو

• باومان، كيم (2014). "الخلايا الجذعية: إعادة البرمجة في بيئة منخفضة الحموضة" . مجلة نيتشر ريفيوز لعلم الأحياء الخلوي الجزيئي . 15 (3): 149. doi : 10.1038/nrm3754 . ISSN 1471-0072 . PMID 24518367 .  
• أوبوكاتا، هاروكو؛ ساساي، يوشيكي؛ نيوا، هيتوشي؛ كادوتا، ميتسوتاكا؛ أندرابي، منزة؛ تاكاتا، نوزومو؛ توكورو، ميكيكو؛ تيراشيتا، يوكاري؛ يونيمورا، شيجينوبو؛ فاكانتي، تشارلز أ. واكاياما، تيروهيكو (29 يناير 2014). “إمكانات النمو ثنائية الاتجاه في الخلايا المعاد برمجتها ذات القدرات المكتسبة”. طبيعة . 505 (7485): 676–687 . بيب كود : 2014Natur.505..676O . دوى : 10.1038 / طبيعة 12969 . بميد 24476891 . S2CID 54564044 .  (تم سحبها،  انظر doi : 10.1038/nature13599 ، PMID 24990752 ، Retraction Watch )  
• تحديث بشأن أوراق خلية STAP . 6 مارس 2014
• "صعود وسقوط STAP" . مجلة نيتشر .
• "اختبار الإجهاد" . مجلة نيويوركر .

• صفحة STAP HOPE مؤرشفة في 31 مارس 2016، على موقع Wayback Machine بواسطة هاروكو أوبوكاتا، 25 مارس 2016
• يحوّل الإجهاد الخلايا العادية إلى خلايا متعددة القدرات. بيان صحفي صادر عن معهد ريكين مع مقاطع فيديو.