أخبار | اكتشاف علمي جديد: كيف تؤثر العناصر القافزة في النمو البشري المبكر
وجدت دراسة جديدة أن انتقالًا رئيسيًا في النمو البشري المبكر لا تحكمه جيناتنا، بل عناصر من الحمض النووي تُسمى العناصر القافزة. وأجرى باحثون في Sinai Health الدراسة التي تتحدى التصورات التقليدية لهذه الأجزاء الغامضة من الحمض النووي، وتكشف أدوارها المهمة في نمو الإنسان والمرض.
قال الدكتور ميغيل راماليو-سانتوس، كبير المؤلفين المشاركين وكبير الباحثين في معهد لونينفيلد-تانينباوم للأبحاث: «يميل الناس إلى اعتبار العناصر القافزة طفيليات شبيهة بالفيروسات تستولي على خلايانا لتتكاثر. لكن دراستنا وجدت أن هذه العناصر ليست مجرد طفيليات جينومية، بل هي ضرورية للنمو المبكر».
تُظهر الدراسة المنشورة في Developmental Cell أن العناصر القابلة للانتقال تؤدي دورًا رئيسيًا في ضمان تقدم الخلايا الجنينية البشرية طبيعيًا خلال النمو المبكر بدلًا من ارتدادها إلى حالة أسبق. وركز الباحثون على LINE-1، أو العنصر النووي الطويل المتخلل-1. وبدلًا من أن ترافق فقط الجينات التي تشكل أقل من 2% من جينومنا، تمثل عناصر LINE-1 نسبة 20% من المادة الوراثية في الخلايا. ويستطيع بعضها تضخيم نفسه والتحرك عبر الجينوم والاندماج في مواضع جديدة، لذا وُصفت بأنها «حمض نووي أناني».
لطالما عدّ العلماء هذه العناصر ضارة إلى حد كبير لأنها قد تعطل الجينوم وتسبب أمراضًا منها الهيموفيليا والاضطرابات العصبية والسرطان.
اهتمت الدكتورة خوان تشانغ، زميلة ما بعد الدكتوراه وإحدى كبار المؤلفين المشاركين، أولًا بوفرة رسائل RNA الخاصة بـ LINE-1 في الأجنة المبكرة. وتُنسخ رسائل RNA من الأجزاء النشطة من الجينوم، مما يدل على نشاط عناصر LINE-1 خلال هذه المراحل المبكرة الحاسمة.
قالت الدكتورة تشانغ: «إذا كانت العناصر القافزة ضارة، فلماذا تنشط في الجنين المبكر؟ هذا جنين بدأ للتو في التكون. وأي اندماج خطير سينتشر طوال نمو الفرد».
عندما ثُبط تعبير LINE-1 في الخلايا الجذعية الجنينية البشرية (ESCs) المستزرعة، ارتدت الخلايا إلى مرحلة أكثر بدائية هي مرحلة الخلايا الثماني. وفي تلك المرحلة، تستطيع الخلايا الثماني المتطابقة كاملة القدرة أن تتطور إلى الجنين والمشيمة. وبعد هذه المرحلة، تظل الخلايا الجذعية الجنينية قادرة على تكوين جميع أنواع خلايا الجنين، لكنها تفقد تدريجيًا قدرتها على المساهمة في المشيمة.
أظهرت تجارب إضافية أن جزيئات RNA الخاصة بـ LINE-1 تعمل هياكل داعمة تنظم الحمض النووي داخل الحيز الثلاثي الأبعاد لنواة الخلية. وهي تساعد على نقل الكروموسوم 19، الذي يحتوي جينات رئيسية، إلى منطقة إسكات الجينات، مما يسمح للجنين بالتقدم بسلاسة إلى المراحل اللاحقة.
قالت الدكتورة تشانغ: «تُظهر دراستنا أن LINE-1 ينظم التعبير الجيني عند الانتقال الحاسم الذي يبدأ فيه الجنين تخصيص خلاياه لوظائف مختلفة. وتشير نتائجنا إلى أن هذا ليس عارضًا، بل آلية تطورية مهمة».
ومن المدهش أن هذا الدور الجديد يخالف السلوك المعتاد لـ LINE-1. فبدلًا من القفز إلى مواقع جينومية جديدة والتسبب في طفرات قد تكون ضارة، تعزز عناصر LINE-1 النمو تحديدًا في هذا السياق الحاسم، مما يؤكد أهميتها في النمو البشري المبكر.
لهذا البحث الأساسي آثار مهمة في علاج الخصوبة واستخدام الخلايا الجذعية في الطب التجديدي. كما يكشف دورًا جديدًا لـ LINE-1 يمكن استكشافه في الأمراض التي تشمل هذه العناصر، ومنها الاضطرابات العصبية والسرطان.
قالت الدكتورة آن-كلود جينغراس، مديرة معهد لونينفيلد-تانينباوم للأبحاث ونائبة رئيس الأبحاث: «توضح هذه الدراسة مقدار ما لا يزال علينا تعلمه عن نمو الإنسان وهذه العناصر الجينومية الغامضة. أهنئ زملائي على فتح آفاق جديدة بهذا الاكتشاف المهم، وأتطلع إلى ما ستكشفه أبحاثهم المستمرة».
موّلت الدراسة المعاهد الكندية لأبحاث الصحة، ومؤسسة Great Gulf Homes الخيرية، وبرنامج Medicine by Design بجامعة تورنتو.
مصدر القصة:
مجمّع من الإنترنت
تاريخ النشر 2024-10-30
أُعد هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي وراجعه فريق التحرير قبل النشر.
أخبار | اكتشاف علمي جديد: كيف تؤثر العناصر القافزة في النمو البشري المبكر
أخبار | اكتشاف علمي جديد: كيف تؤثر العناصر القافزة في النمو البشري المبكر
وجدت دراسة جديدة أن انتقالًا رئيسيًا في النمو البشري المبكر لا تحكمه جيناتنا، بل عناصر من الحمض النووي تُسمى العناصر القافزة. وأجرى باحثون في Sinai Health الدراسة التي تتحدى التصورات التقليدية لهذه الأجزاء الغامضة من الحمض النووي، وتكشف أدوارها المهمة في نمو الإنسان والمرض.
قال الدكتور ميغيل راماليو-سانتوس، كبير المؤلفين المشاركين وكبير الباحثين في معهد لونينفيلد-تانينباوم للأبحاث: «يميل الناس إلى اعتبار العناصر القافزة طفيليات شبيهة بالفيروسات تستولي على خلايانا لتتكاثر. لكن دراستنا وجدت أن هذه العناصر ليست مجرد طفيليات جينومية، بل هي ضرورية للنمو المبكر».
تُظهر الدراسة المنشورة في Developmental Cell أن العناصر القابلة للانتقال تؤدي دورًا رئيسيًا في ضمان تقدم الخلايا الجنينية البشرية طبيعيًا خلال النمو المبكر بدلًا من ارتدادها إلى حالة أسبق. وركز الباحثون على LINE-1، أو العنصر النووي الطويل المتخلل-1. وبدلًا من أن ترافق فقط الجينات التي تشكل أقل من 2% من جينومنا، تمثل عناصر LINE-1 نسبة 20% من المادة الوراثية في الخلايا. ويستطيع بعضها تضخيم نفسه والتحرك عبر الجينوم والاندماج في مواضع جديدة، لذا وُصفت بأنها «حمض نووي أناني».
لطالما عدّ العلماء هذه العناصر ضارة إلى حد كبير لأنها قد تعطل الجينوم وتسبب أمراضًا منها الهيموفيليا والاضطرابات العصبية والسرطان.
اهتمت الدكتورة خوان تشانغ، زميلة ما بعد الدكتوراه وإحدى كبار المؤلفين المشاركين، أولًا بوفرة رسائل RNA الخاصة بـ LINE-1 في الأجنة المبكرة. وتُنسخ رسائل RNA من الأجزاء النشطة من الجينوم، مما يدل على نشاط عناصر LINE-1 خلال هذه المراحل المبكرة الحاسمة.
قالت الدكتورة تشانغ: «إذا كانت العناصر القافزة ضارة، فلماذا تنشط في الجنين المبكر؟ هذا جنين بدأ للتو في التكون. وأي اندماج خطير سينتشر طوال نمو الفرد».
عندما ثُبط تعبير LINE-1 في الخلايا الجذعية الجنينية البشرية (ESCs) المستزرعة، ارتدت الخلايا إلى مرحلة أكثر بدائية هي مرحلة الخلايا الثماني. وفي تلك المرحلة، تستطيع الخلايا الثماني المتطابقة كاملة القدرة أن تتطور إلى الجنين والمشيمة. وبعد هذه المرحلة، تظل الخلايا الجذعية الجنينية قادرة على تكوين جميع أنواع خلايا الجنين، لكنها تفقد تدريجيًا قدرتها على المساهمة في المشيمة.
أظهرت تجارب إضافية أن جزيئات RNA الخاصة بـ LINE-1 تعمل هياكل داعمة تنظم الحمض النووي داخل الحيز الثلاثي الأبعاد لنواة الخلية. وهي تساعد على نقل الكروموسوم 19، الذي يحتوي جينات رئيسية، إلى منطقة إسكات الجينات، مما يسمح للجنين بالتقدم بسلاسة إلى المراحل اللاحقة.
قالت الدكتورة تشانغ: «تُظهر دراستنا أن LINE-1 ينظم التعبير الجيني عند الانتقال الحاسم الذي يبدأ فيه الجنين تخصيص خلاياه لوظائف مختلفة. وتشير نتائجنا إلى أن هذا ليس عارضًا، بل آلية تطورية مهمة».
ومن المدهش أن هذا الدور الجديد يخالف السلوك المعتاد لـ LINE-1. فبدلًا من القفز إلى مواقع جينومية جديدة والتسبب في طفرات قد تكون ضارة، تعزز عناصر LINE-1 النمو تحديدًا في هذا السياق الحاسم، مما يؤكد أهميتها في النمو البشري المبكر.
لهذا البحث الأساسي آثار مهمة في علاج الخصوبة واستخدام الخلايا الجذعية في الطب التجديدي. كما يكشف دورًا جديدًا لـ LINE-1 يمكن استكشافه في الأمراض التي تشمل هذه العناصر، ومنها الاضطرابات العصبية والسرطان.
قالت الدكتورة آن-كلود جينغراس، مديرة معهد لونينفيلد-تانينباوم للأبحاث ونائبة رئيس الأبحاث: «توضح هذه الدراسة مقدار ما لا يزال علينا تعلمه عن نمو الإنسان وهذه العناصر الجينومية الغامضة. أهنئ زملائي على فتح آفاق جديدة بهذا الاكتشاف المهم، وأتطلع إلى ما ستكشفه أبحاثهم المستمرة».
موّلت الدراسة المعاهد الكندية لأبحاث الصحة، ومؤسسة Great Gulf Homes الخيرية، وبرنامج Medicine by Design بجامعة تورنتو.
مصدر القصة:
مجمّع من الإنترنت