في محاولة لتحديد الأسباب الكامنة وراء الإضطرابات العصبية التي تتلف الوظائف الحركية مثل المشي والتنفس، فقد طور الباحثون في جامعة كاليفورنيا نظاماً جديداً لقياس الإتصالات بين الخلايا المحركة المستمدة من الخلايا الجذعية والخلايا العضلية في طبق بيتري.
وتقدم الدراسة دليلاً هاماً مبدئياً على أن الدوائر المحركة الوظيفية يمكن صنعها خارج الجسم باستخدام هذه الخلايا العصبية والخلايا بحيث يمكن قياس درجة الاتصال أو النشاط العصبي بينهم بدقة بواسطة تحفيز الخلايا العصبية الحركية كهربائياً ومن ثم تتبع انتقال النشاط الكهربائي خلال الخلايا العضلية المتصلة بالخلايا العصبية.
عندما يتم تحفيز الخلايا العصبية الحركية تقوم هذه الخلايا باطلاق نواقل عصبية والتي تزيل الاستقطاب من غشاء الخلية العضلية. وهذا ما يسمح للكالسيوم والأيونات الأخرى للدخول الى الخلية، مسببة تقلص الخلية العضلية. بقياس شدة هذا النشاط، يمكن الحصول على تقدير جيد لمدى الصحة العامة للخلايا العصبية المحركة.
إن ذلك التقدير يمكن أن يسلط الضوء على مجموعة متنوعة من أمراض الأعصاب، مثل ضمور العضلات النخاعي والتصلب العضلي الجانبي(مرض لو جيهريغ)، والتي يعتقد بأن سببها هو انقطاع الاتصال بين الخلايا العصبية المحركة والخلايا العضلية، هذا ما قاله الكاتب الرئيسي للدراسة، بينيت ج. نوفيتش، وهو أستاذ مساعد في بيولوجيا الأعصاب وعالم في مركز ايلي وايديث برود للطب التجديدي وبحوث الخلايا الجذعية في جامعة كاليفورنيا.
نتائج هذه الدراسة ظهرت في 4 مايو في PLoS ONE, a peer-reviewed journal of the Public Library of Science
“الآن أصبحنا نملك هذه الطريقة لقياس قوة الإتصال بين الخلايا العصبية المحركة والخلايا العضلية، ربما يصبح باستطاعتنا البدء باكتشاف ما يحدث في المراحل الأولية للأمراض العصبية الحركية، قبل أن يصبح الموت العصبي منتشراً،” قال نوفيتش. “هذا يمكن أن يساعدنا في تحديد أين تبدأ الأمور بالسير على غير ما يرام ويقدم لنا أدلة جديدة في التدخلات العلاجية والتي يمكن أن يحسن الأتصال العصبي وتعزيز بقاء الخلايا العصبية.”
نوفيتش قال بأن نشاط الإتصال العصبي الذي استطاع فريقه توليده وقياسه بواسطة الخلايا العضلية والخلايا العصبية المحركة المستمدة من الخلايا الجذعية الجنينية للفأر تبدو جداً مشابهة لما يتم رؤيته في الفأر، والتحقيق اذا كان نموذجهم هو عرض واقعي لما يحدث في الكائنات الحية.
وأضاف “هذا يعطينا بداية جديدة في محاولة لمحاكاة ما يحدث في الخلايا التي تحوي الطفرات الوراثية المرتبطة مع الأمراض العصبية،” وقال ” لفعل ذلك علينا أولاً أن نعرف ملامح النشاط للاتصال العصبي. بعض البحوث تقترح بأن الإنهيار في هذا الإتصال يمكن أن يكون اشارة مبكرة للتطور المرضي أو من الممكن أن يكون حدث بدائي. الخلايا العصبية التي لا يمكنها نقل الايعازات للعضلات ستسحب اتصالاتها في النهاية. مسببة تلف الخلايا العصبية والعضلية بمرور الزمن. بتفاؤل، يمكننا الآن خلق محاكاة للمرض مما يمكننا من دراسة ما يحدث.”
في هذه الدراسة، نوفيتش وفريقه، ويقودهم جوي امباش، استاذ مساعد في علم الأدوية الطبي والجزيئي في جامعة كاليفورنيا، استخدموا الخلايا الجذعية الجنينية للفأر لخلق خلايا محركة عصبية، واستعملوا سابقاً الخطوط المنشأة لسلائف الخلايا العضلية في انتاج ألياف عضلية. وضعوا كلا الخليتين سوية في طبق بيتري، ونميت بطريقة لتشجيع الإتصال. وقد أضاف نوفيتش بأن الفريق أرادوا رؤية امكانيتهم لتكوين اتصال عصبي بطريقة طبيعية واذا ما كان هناك انتقال عصبي بينهم.
في اقل من اسبوع، الخلايا العصبية استطاعت بلوغ الخلايا العضلية وتجميع شبكة من البروتينات التي يتطلبها الاتصال العصبي، قال نوفيتش.
لقياس الاتصالات بين الخلايا، استخدم العلماء تقنية تدعى dual patch-clamp recording
ماصات حاوية أقطاب محفزة ومسجلة تُدخل الى داخل أغشية الخلايا العضلية والخلايا العصبية المحركة، مع عناية خاصة لتفادي اًصابتهم. وبهذه الطريقة، تمكن الباحثون من ارسال تيار كهربائي خلال الخلايا العصبية المحركة وقياس الاستجابة من الخلايا العضلية، بالاضافة الى ملاحظة التقلصات العضلية.
نص الدراسة..”النظام المختبري الموضوعة هنا الممكن أن تتوسع وفقاً لذلك لتقييم الميكانيكية الجزيئية والخلوية الداخلية والتي تساهم في الهبوط في المدخل العصبي الى الخلايا العصبية المحركة” ” وبذلك، بالإضافة الى استخدامهم للمساعدة للاجابة على الأسئلة البيولوجية الأساسية، هذه المستنبتات المشاركة لها تطبيقات في تحديد مشاكل الأهمية الطبية.”
للمضي قدماً، نوفيتش وفريقه أملوا في اعادة خلق وتأكيد العمل باستخدام خلايا عصبية محركة وخلايا عضلية مشتقة من الخلايا الجذعية للإنسان وقياس الاتصالات العصبية باستخدام مقاييس بصرية متطورة، والتي تكون أقل ضرراً من التقنية patch-clamp المستخدمة في هذه الدراسة.
