معلومة

ما هي الآلية (الآليات) التي تمنع الخلايا من الاندماج في الجسم الحي؟


لقد تعلمت للتو عن ظاهرة "اندماج الخلية" حيث يمكن أن تتحد خليتان جسديتان ثنائية الصبغيات في خلية مختلة الصبغيات في المختبر وتنتقلان في الثقافة. على ما يبدو يمكن أن يحدث هذا حتى بين الأنواع. سؤالي هو ، ما الذي يمنع الخلايا التي تنمو بشكل طبيعي في الجسم من الاندماج طوال الوقت وتكوين خلايا غير طبيعية؟

أو ، هل يحدث هذا في كثير من الأحيان وينتج خلايا سرطانية محتملة ، والتي يتم تدميرها بعد ذلك بواسطة الآليات التنظيمية الطبيعية للجسم (أعتقد أنها قد تنزلق أيضًا وتتحول إلى مشكلة).

هل يمكن أن يكون هذا هو السبب في أننا عادة ما يكون لدينا العديد من النموات الحميدة على مدار حياة الحيوان؟

أي قراءة ذات صلة ستكون موضع تقدير كبير ، شكرًا!


نظام بدء - توقف لاصطياد الخلايا المناعية

تشكل العدلات (الخضراء) أسرابًا من الخلايا وتتراكم في مواقع الأنسجة حيث تحتاج إلى احتواء الخلايا التالفة أو الميكروبات الغازية. يتم عرض مسارات متعددة الألوان لمسارات هجرة العدلات. الائتمان: MPI لبيولوجيا المناعة وعلم التخلق / T. Lämmermann

تنتمي العدلات إلى المستجيبين الأوائل لجهاز المناعة لدينا. تنتشر في أجسامنا وتطارد الأنسجة المصابة لابتلاع ، وقتل ، وهضم مسببات الأمراض الضارة. لكي يصبحوا قاتلين فعالين في حالة معقدة للغاية من الأنسجة الملتهبة ، فإنهم يعملون معًا كمجموعة. يطلقون إشارات كيميائية لجذب الخلايا الأخرى لتشكيل مجموعات من الخلايا والهجوم كسرب. قام باحثون من معهد ماكس بلانك لبيولوجيا المناعة وعلم التخلق في فرايبورغ بفك شفرة البيولوجيا الأساسية لتكدس العدلات ويظهرون الآن أن الخلايا طورت أيضًا برنامجًا جزيئيًا جوهريًا للحد من نشاطها في التجمهر. توضح الدراسة كيف تصبح العدلات المحتشدة غير حساسة لإشاراتها السرية التي جمعت السرب معًا في المقام الأول. هذه العملية ضرورية للتخلص الفعال من البكتيريا في الأنسجة.

الجسم محمي بشكل جيد ضد غزو مسببات الأمراض بواسطة حواجز مثل الجلد. ولكن إذا جرحت نفسك وجُرحت جلدك ، يمكن لمسببات الأمراض أن تدخل جسمك بسهولة من خلال الجرح وتسبب التهابات شديدة. إذا حدث هذا ، فإن الجهاز المناعي الفطري يتولى الدفاع السريع الأول بترسانة فعالة من الأسلحة الخلوية التي تتسلل إلى الأنسجة المصابة بأعداد كبيرة. كأحد أنواع الخلايا الأولى الموجودة على الفور ، يتم تجنيد الخلايا المحببة للعدلات في غضون ساعات قليلة من مجرى الدم إلى موقع الإصابة للقضاء على الغزاة الميكروبيين المحتملين.

الاحتشاد ضد الالتهابات

يقول تيم لاميرمان: "العدلات فعالة جدًا في صيد البكتيريا وقتلها". يدرس قائد المجموعة في MPI لبيولوجيا المناعة وعلم التخلق في فرايبورغ هذا النوع المهم من الخلايا. العدلات هي خلايا وفيرة للغاية تشكل حوالي 50-70 ٪ من خلايا الدم البيضاء في جسم الإنسان. تشير التقديرات إلى أن 100 مليار من العدلات يتم إنتاجها من الخلايا الجذعية في نخاع العظام لدى شخص بالغ كل يوم. "تقوم هذه الخلايا بدوريات في جميع أركان أجسامنا تقريبًا ، وهي فعالة جدًا في استشعار أي شيء قد يكون ضارًا في أجسامنا. بمجرد أن تكتشف العدلات الفردية الخلايا التالفة أو الميكروبات الغازية في الأنسجة ، فإنها تبدأ في إفراز إشارات جذابة تعمل من خلال مستقبلات سطح الخلية على العدلات المجاورة لتجنيد المزيد والمزيد من الخلايا ". باستخدام هذا الاتصال بين الخلايا ، يمكن أن تعمل العدلات معًا كخلية جماعية وتنسق بشكل فعال تطهيرها من مسببات الأمراض كسرب.

تجذب العدلات الفردية المزيد من الخلايا لبدء تكوين سرب وتكتل العدلات في أنسجة الفأر الحية. يتم عرض لقطات من تسلسل زمني 30 دقيقة. يتم عرض العدلات الفردية (متعددة الألوان) ، ومجموعات العدلات (الأحمر) والمكونات الهيكلية لجلد الفأر (الأزرق). الائتمان: MPI of Immunobiology & Epigenetics، T. Lämmermann

خط رفيع بين حماية المضيف وتدمير الأنسجة

ومع ذلك ، فإن هذا النوع من الالتهاب النافع يمكن أن يتجاوز حدوده ويؤدي إلى تلف كبير في الأنسجة. إذا أصبحت شدة الاستجابة أو مدتها غير منظمة ، فإن نفس الآليات التي تعمل على القضاء على مسببات الأمراض الغازية يمكن أن تسبب أيضًا أضرارًا جانبية للأنسجة السليمة. على سبيل المثال ، المواد التي تطلقها العدلات لقتل مسببات الأمراض الغازية تؤدي أيضًا إلى تآكل شبكة البروتينات والسكريات ، والتي توفر الدعم الهيكلي للأنسجة. يقول تيم لاميرمان: "في هذه الدراسة ، بدأنا بالسؤال ما الذي يوقف استجابة الحشد لتجنب تراكم العدلات غير المنضبط ومنع الالتهاب المفرط ، الذي يمكن أن يساهم في الأمراض التنكسية مثل السرطان والسكري وأمراض المناعة الذاتية". في دراسات سابقة ، اكتشف هو وفريقه الآليات الجزيئية التي تبدأ في سلوك الحشد الشبيه بالجماعية. ومع ذلك ، فإن العمليات التي أدت إلى إنهاء هذه الاستجابة ظلت مجهولة.

لا يزال حشد العدلات موضوعًا جديدًا نسبيًا في مجالات أبحاث الالتهاب والعدوى ، وقد بدأت للتو دراسة الآليات الأساسية. تكشف أحدث دراسة أجراها مختبر Tim Lämmermann الآن كيف تحد العدلات من نشاطها في الأنسجة المصابة بالبكتيريا وبالتالي توازن البحث مقابل أطوار التدمير من أجل القضاء الفعال على مسببات الأمراض.

باستخدام الفحص المجهري المتخصص لتصور ديناميكيات الخلايا المناعية في أنسجة الفئران الحية في الوقت الحقيقي ، أظهر الباحثون أن حشود العدلات تصبح غير حساسة لإشاراتها المفرزة التي أطلقت السرب في المقام الأول. يقول تيم لاميرمان: "لقد حددنا كسرًا جزيئيًا في العدلات يوقف حركتها ، بمجرد أن يشعروا بتركيزات عالية لتراكم جاذبات الأسراب في مجموعات كبيرة من العدلات". "كان هذا مفاجئًا لأن الرأي السائد يشير إلى أن الإشارات الخارجية المنبعثة من بيئة الأنسجة ضرورية لإيقاف نشاط العدلات في مرحلة حل الالتهاب" ، كما يعلق وولفجانج كاستنمولر ، العالم المتعاون في Max Planck Research Group Systems Immunology في جامعة فورتسبورغ.

نظام بدء وإيقاف داخلي للتخلص الأمثل من البكتيريا

في ضوء نظام البدء والإيقاف المكتشف في العدلات ، أعاد الباحثون تقييم الآراء الحالية حول كيفية انتقال العدلات في الأنسجة للقضاء على البكتيريا بكفاءة. في التجارب التي أُجريت على العدلات التي تفتقر إلى آلية التوقف ، لاحظ الفريق أن الخلايا المناعية تحشد بشكل مفرط وتفحص مساحات كبيرة من الأنسجة المصابة بالبكتيريا ، وهو ما يتناقض مع سلوك الخلايا مع نظام بدء التشغيل. ومع ذلك ، فإن هذا التضخيم والمسح لم يجعل هذه الخلايا أفضل قاتلة للعوامل الممرضة. "اللافت للنظر ، لقد توصلنا إلى النتيجة المعاكسة. ليس من المفيد أن تتحرك العدلات بسرعة كبيرة وتتدحرج كالمجانين. وبدلاً من ذلك ، يبدو من الأفضل بالنسبة لهم التوقف والاستمتاع بوجبة لطيفة من البكتيريا - وهذا أكثر فعالية لاحتواء النمو البكتيري في الأنسجة "، يشرح تيم لاميرمان.

مع هذه النتائج ، يمهد الفريق الطريق لفهم بيولوجيا العدلات بشكل أفضل ، وهو أمر ضروري للدفاع المناعي للمضيف ضد البكتيريا ويمكن أن يوجه الأساليب العلاجية في المستقبل. علاوة على ذلك ، يمكن لسلوك الحشود والآليات الأساسية أن تُعلم أيضًا فئات أخرى من السلوك الجماعي والتنظيم الذاتي في الخلايا والحشرات.


الملخص

تحتوي العديد من الأعضاء على شبكات من الأنابيب الظهارية التي تنقل الغازات أو السوائل. يمكن إنشاء التجويف بواسطة الأنسجة التي تحيط بمساحة خارج الخلية موجودة مسبقًا أو يمكن أن تنشأ من جديد إما بين الخلايا أو داخل خلية واحدة في موضع لم تكن فيه مساحة من قبل. آليات متميزة على ما يبدو من جديد لوحظ تشكيل التجويف في المختبر - في المزارع ثلاثية الأبعاد لخلايا الكلى البطانية وخلايا مادين داربي الكلوية (MDCK) - و في الجسم الحي - في الأوعية الدموية الزرد ، أنواع معينة انيقة مطرح الخلايا و ذبابة الفاكهة سوداء البطن القصبة الهوائية - في الواقع تشترك في العديد من الميزات المشتركة. في جميع الأنظمة ، يشتمل تكوين التجويف على التوسع المنظم لغشاء البلازما القمي من خلال الآليات العامة لنقل الحويصلات وتنظيم الهيكل الخلوي للأنابيب الدقيقة والأكتين.


الخلايا المستنبتة: الخصائص ومعلمات النمو والتزامن

1. الخلايا التي لا تتكاثر عادة في الجسم الحي يمكن أن تنمو وتتكاثر في الثقافات.

2. التفاعلات بين الخلايا في الخلايا المستنبتة منخفضة للغاية.

3. لم يتم العثور على الهندسة المعمارية ثلاثية الأبعاد للخلايا في الجسم الحي في الخلايا المستنبتة.

4. يختلف التأثير الهرموني والتغذوي على الخلايا المستنبتة عن تلك الموجودة في خلايا الجسم الحي.

5. لا يمكن للخلايا المستنبتة أداء وظائف متمايزة ومتخصصة.

6. تساعد بيئة الخلايا المستنبتة على تكاثر وانتشار الخلايا غير المتخصصة.

التأثير البيئي على الخلايا المستنبتة:

تؤثر العوامل البيئية بقوة على الخلايا في المزرعة. يتم سرد الطرق الرئيسية التي يحدث من خلالها التأثير البيئي:

أنا. طبيعة الركيزة أو المرحلة التي تنمو فيها الخلايا. بالنسبة للثقافات أحادية الطبقة ، تكون الركيزة صلبة (مثل البلاستيك) بينما بالنسبة لمزارع المعلق ، فهي عبارة عن سائل.

ثانيا. تكوين الوسط المستخدم في زراعة المغذيات والخصائص الفيزيائية والكيميائية.

ثالثا. إضافة الهرمونات وعوامل النمو.

رابعا. تكوين المرحلة الغازية.

v. درجة حرارة حضانة الثقافة.

يتم وصف الجوانب البيولوجية والجوانب الأخرى للخلايا المستنبتة مع إشارة خاصة إلى المعلمات التالية بإيجاز:

4. التمثيل الغذائي للخلايا المستنبتة.

5. بدء زراعة الخلايا.

6. تطور وتطور خطوط الخلايا.

التصاق الخلية:

تنمو معظم الخلايا المأخوذة من الأنسجة الصلبة كطبقة أحادية ملتصقة في الثقافات. الخلايا ، المشتقة من تراكم الأنسجة أو الثقافة الفرعية ، تلتصق بالركيزة ثم تبدأ في التكاثر. في الأيام الأولى لتقنيات الاستزراع ، تم استخدام أكواب سالبة الشحنة كركائز. في السنوات الأخيرة ، يتم استخدام مواد بلاستيكية مثل البوليسترين ، بعد المعالجة بتفريغ الأيونات الكهربائية.

يحدث التصاق الخلية من خلال مستقبلات سطح الخلية للجزيئات في المصفوفة خارج الخلية. يبدو أن الخلايا تفرز بروتينات المصفوفة التي تنتشر على الركيزة. ثم ترتبط الخلايا بالمصفوفة من خلال المستقبلات. إنها ملاحظة شائعة أن الركائز (الزجاج أو البلاستيك) ذات الثقافة الخلوية السابقة مكيفة لتوفير مساحة سطح أفضل للالتصاق.

جزيئات التصاق الخلية:

ثلاث مجموعات من البروتينات يشار إليها مجتمعة بجزيئات التصاق الخلية (CAMs) تشارك في التصاق الخلية الخلوية والتصاق الركيزة الخلوية.

جزيئات التصاق الخلية الخلوية:

تشارك هذه البروتينات بشكل أساسي في التفاعل من خلية إلى أخرى بين الخلايا المتجانسة. هناك نوعان من أنواع الطبابة البديلة - الأنواع المعتمدة على الكالسيوم (كاديرين & # 8217s) والطبابة البديلة المستقلة عن الكالسيوم.

تتوسط هذه الجزيئات تفاعلات الركيزة الخلوية. تمتلك Integrin & # 8217s مستقبلات لجزيئات المصفوفة مثل الفبرونيكتين والكولاجين.

هذه هي مستقبلات غشاء تقارب منخفضة. يمكن أن ترتبط البروتيوغليكان بكولاجين المصفوفة وعوامل النمو. ترتبط جزيئات التصاق الخلية بالهيكل الخلوي للخلايا المستنبتة.

تكاثر خلوي:

يحدث تكاثر الخلايا المستنبتة من خلال دورة الخلية ، والتي لها أربع مراحل متميزة (الشكل 35.1)

في هذه المرحلة (M = الانقسام الفتيلي) ، ينفصل الكروماتيدان اللذان يشكلان الكروموسومات إلى الخلايا الوليدة.

هذه الفجوة 1 طور حساس للغاية لعمليات التحكم المختلفة التي تحدد ما إذا كان يجب على الخلية المضي قدمًا نحو تخليق الحمض النووي ، أو إعادة الدخول في الدورة أو اتخاذ المسار نحو التمايز.

تتميز هذه المرحلة بتخليق الحمض النووي حيث يحدث تكرار الحمض النووي.

هذه هي مرحلة الفجوة 2 التي تعد الخلية لإعادة الدخول في الانقسام الفتيلي. يتم تحديد سلامة الحمض النووي ، وإصلاحه أو دخوله في موت الخلايا المبرمج (موت الخلية المبرمج) إذا لم يكن الإصلاح ممكنًا من خلال نقطتي فحص - في بداية تخليق الحمض النووي وفي G2 مرحلة.

السيطرة على تكاثر الخلايا:

بالنسبة للخلايا الموجودة في المزرعة ، تنظم الإشارات البيئية دورة الخلية وبالتالي تكاثر الخلايا. تسمح الكثافة المنخفضة للخلايا في الوسط إلى جانب وجود عوامل نمو معينة (مثل عامل نمو البشرة وعامل النمو المشتق من الصفائح الدموية) للخلايا بدخول دورة الخلية.

من ناحية أخرى ، فإن كثافة الخلايا العالية وازدحام الخلايا يمنع دورة الخلية وبالتالي تكاثرها. إلى جانب تأثير العوامل البيئية ، فإن بعض العوامل داخل الخلايا تنظم أيضًا دورة الخلية. على سبيل المثال ، تروج الأعاصير بينما تمنع منتجات الجين p53 و Rb دورة الخلية.

تمايز الخلايا:

تفضل ظروف زراعة الخلايا المختلفة أقصى تكاثر للخلايا وانتشار خطوط الخلايا.

من بين العوامل التي تعزز تكاثر الخلايا ، ما يلي مهم:

ثانيا. تركيز منخفض من الكالسيوم 2+

ثالثا. وجود عوامل النمو

لكي تحدث عملية تمايز الخلايا ، يجب أن يكون تكاثر الخلايا محدودًا للغاية أو يتم إلغاؤه تمامًا.

يمكن تعزيز (أو استحداث) تمايز الخلايا بالعوامل التالية:

ثانيا. تركيز عالي من الكالسيوم 2+.

ثالثا. وجود محرضات التمايز (مثل الهيدروكورتيزون وعامل نمو الأعصاب).

كما هو واضح مما سبق ، فإن الظروف المختلفة والمتعارضة تقريبًا مطلوبة لتكاثر الخلايا وللتمايز بين الخلايا. لذلك ، إذا كان تمايز الخلايا مطلوبًا ، يلزم وجود مجموعتين متميزتين من الشروط.

1. لتحسين تكاثر الخلايا.

2. لتحسين تمايز الخلايا.

صيانة التمايز:

من المعروف الآن أن الخلايا تحتفظ بوظائفها الأصلية والأصلية لفترة طويلة عندما يتم الاحتفاظ بهياكلها ثلاثية الأبعاد. هذا ممكن مع زراعة الأعضاء. ومع ذلك ، لا يمكن نشر ثقافات الأعضاء.

في السنوات الأخيرة ، يحاول بعض العمال إنشاء هياكل ثلاثية الأبعاد عن طريق دمج الثقافات أحادية الطبقة. علاوة على ذلك ، فإن الاستزراع في المختبر للخلايا على أو في مصفوفات خاصة (مثل السليلوز ، هلام الكولاجين ، مصفوفة البروتينات السكرية) ينتج عنه أيضًا خلايا ذات هياكل ثلاثية الأبعاد.

يشير Dedifferentiation إلى الخسارة التي لا رجعة فيها للخصائص المتخصصة للخلايا عندما يتم تربيتها في المختبر. يحدث هذا عندما تفقد الخلايا المتمايزة في المختبر خصائصها (الشكل 35.2). في حالة الجسم الحي ، تؤدي مجموعة صغيرة من الخلايا الجذعية إلى ظهور خلايا سلفية قادرة على إنتاج مجموعة خلايا متمايزة (الشكل 35.2 أ).

من ناحية أخرى ، في نظام الاستزراع في المختبر ، يتم إنتاج الخلايا السلفية في الغالب والتي تستمر في التكاثر. يمكن لعدد قليل جدًا من الخلايا المشكلة حديثًا تكوين خلايا متمايزة (الشكل 35.2 ب). النتيجة الصافية هي تمايز محظور. Dedifferentiation يعني خسارة لا رجعة فيها للخصائص المتخصصة للخلايا. من ناحية أخرى ، يشير إلغاء التكيف إلى إعادة تحريض الخصائص المتخصصة للخلايا من خلال تهيئة الظروف المناسبة.

استقلاب الخلايا المزروعة:

يوضح الشكل 35.3 استقلاب الخلايا المستزرعة في الثدييات مع إشارة خاصة إلى جوانب الطاقة. يمكن للخلايا المستنبتة استخدام الجلوكوز أو الجلوتامين كمصدر للطاقة. يولد هذان المركبان أيضًا سلائف بنائية مهمة.

عندما يتحلل الجلوكوز عن طريق تحلل السكر ، يتم إنتاج اللاكتات بشكل أساسي. ويرجع ذلك إلى محدودية الإمداد بالأكسجين في ظروف الاستزراع العادية (أي الأكسجين الجوي والثقافة المغمورة) مما يخلق حالة لاهوائية. يتراكم اللاكتات ، الذي يفرز في الوسط.

تتأكسد بعض كمية البيروفات المنتجة في تحلل السكر خلال دورة كريبس. يدخل جزء صغير من الجلوكوز (4-9٪) مسار فوسفات البنتوز لتزويد ريبوز 5 فوسفات ومكافئات الاختزال (NADPH) لمسارات التخليق الحيوي مثل تخليق النيوكليوتيدات.

الجلوتامين هو مصدر مهم للطاقة للخلايا المستنبتة. من خلال عمل إنزيم الجلوتاميناز ، يخضع الجلوتامين لنزع الأمين لإنتاج الجلوتامات وأيونات الأمونيوم. يشكل الغلوتامات ، عند التحويل (أو نزع الأمين التأكسدي) ، كيتوجلوتارات الذي يدخل دورة كريبس.

يشارك البيروفات في الغالب في تفاعل نقل الدم لإنتاج الألانين ، والذي يتم إفرازه بسهولة في الوسط. في الخلايا المستنبتة سريعة النمو ، يعتبر تفاعل التحويل هو الطريق السائد لاستقلاب الجلوتامين.

يؤدي نزع الأمين من الجلوتامين إلى إطلاق أيونات الأمونيوم الحرة ، والتي تعتبر سامة للخلايا المستنبتة ، مما يحد من نموها. في السنوات الأخيرة ، يتم استخدام dipeptides glutamyl-alanine أو glutamyl-glycine لتقليل إنتاج الأمونيا. علاوة على ذلك ، تكون هذه الببتيدات أكثر ثباتًا في الوسط.

كما ذكرنا سابقًا ، يدخل α-ketoglutarate الذي تم الحصول عليه من الجلوتامين (عبر الغلوتامات) في دورة كريبس ويتأكسد إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. للتشغيل السليم لدورة Curbs ، يلزم موازنة الوسطاء للدورة.

اثنين من المستقلبات لدورة Curbs وهما malate و oxaloacetate يغادران الدورة ويتحولان على التوالي إلى بيروفات و phosphoenol pyruvate. يمكن للمركبين الأخيرين إعادة دخول دورة كريبس في شكل أسيتيل CoA. وبالتالي ، يتم الحفاظ على استمرارية دورة Curbs. يتم استقلاب الجلوكوز وكذلك الجلوتامين بواسطة الخلايا المستنبتة لتزويد الطاقة على شكل ATP.

بدء ثقافة الخلية:

يمكن بدء زراعة الخلايا بواسطة الخلايا المشتقة من الأنسجة من خلال العلاجات الأنزيمية أو الميكانيكية. الثقافة الأولية هي عملية انتقائية تؤدي في النهاية إلى خط خلية موحد نسبيًا. يحدث الاختيار بحكم قدرة الخلايا على البقاء على قيد الحياة كثقافات أحادية الطبقة (عن طريق التمسك بالركائز) أو كثقافات معلقة.

من بين الخلايا المستنبتة ، يمكن أن تنمو بعض الخلايا وتتكاثر بينما لا يتمكن البعض الآخر من البقاء في بيئة المزرعة. تستمر الخلايا في النمو في الثقافات أحادية الطبقة ، حتى يتم احتلال توافر الركيزة.

يستخدم مصطلح التقاء عندما تتصل الخلايا المستنبتة ببعضها البعض عن طريق الاستفادة الكاملة من منطقة النمو المتاحة. بالنسبة لبعض الخلايا الحساسة للحد من النمو بسبب الكثافة ، تتوقف الخلايا عن النمو بمجرد الوصول إلى التقاء. ومع ذلك ، فإن الخلايا المحولة غير حساسة للالتقاء وتستمر في النمو.

عندما تتكدس الثقافة ، تمتلك الخلايا الشخصيات التالية:

1. أقرب تشابه مورفولوجي للنسيج الأصلي (أي النسيج الأصل).

2. التعبير عن الوظائف المتخصصة للخلايا المماثلة لتلك الخاصة بالخلايا الأصلية.

تطور وتطور خطوط الخلايا:

يشار إلى الثقافة الأولية التي نمت بعد الثقافة الفرعية الأولى باسم خط الخلية. قد يتم نشر خط خلية معين عن طريق زراعة فرعية أخرى. مع تكرار الثقافات الفرعية ، تهيمن الخلايا الأسرع تكاثرًا بينما يتم تخفيف الخلايا غير المتكاثرة أو التي تتكاثر ببطء ، وبالتالي تختفي.

يشار إلى الحدث المحدد وراثيًا لانقسامات الخلايا لعدد محدود من المرات (أي تضاعف عدد السكان) ، متبوعًا بموتهم في الأنسجة الطبيعية بالشيخوخة. ومع ذلك ، فإن الخلايا الجرثومية والخلايا المحولة قادرة على التكاثر باستمرار.في الثقافة المختبرية ، يمكن أن تؤدي الخلايا المحولة إلى ظهور خطوط خلوية مستمرة.

يوضح الشكل 35.4 تطور خط الخلية المستمر. يتم تمثيل رقم الخلية التراكمي في الثقافة على المحور ص على مقياس سجل ، بينما يمثل المحور السيني الوقت بالأسابيع. وقت تطوير خط الخلية المستمر متغير. على سبيل المثال ، بالنسبة للأرومات الليفية ثنائية الصبغيات البشرية ، ينشأ الخط الخلوي المستمر في حوالي 14 أسبوعًا بينما قد يحدث الشيخوخة بين 10 إلى 20 أسبوعًا عادةً بعد 30 إلى 60 عملية مضاعفة للخلايا.

تطوير خطوط الخلايا المستمرة:

يمكن أن تؤدي بعض التغييرات في الثقافة التي يشار إليها مجتمعة باسم التحول ، إلى ظهور خطوط خلوية مستمرة. قد يحدث التحول بشكل عفوي ، كيميائيًا أو فيروسيًا. يتضمن التحول بشكل أساسي تغييرًا في خصائص النمو مثل فقدان تثبيط التلامس ، والحد من كثافة النمو واستقلالية الإرساء. كثيرا ما يستخدم مصطلح الخلود لاكتساب فترة حياة لانهائية للخلايا المستنبتة.

تمثل قدرة الخلايا على النمو باستمرار في خطوط الخلايا التباين الجيني في الخلايا. في أغلب الأحيان ، يكون حذف الجين p 53 أو تحوره هو المسؤول عن التكاثر المستمر للخلايا. في الخلايا الطبيعية ، يكون الجين الطبيعي p 53 مسؤولاً عن إيقاف دورة الخلية. معظم خطوط الخلايا المستمرة هي اختلال في الصيغة الصبغية ، وتمتلك عددًا كروموسومًا بين قيمة ثنائية الصبغيات وقيمة رباعية الصبغيات.

الخلايا الطبيعية وخطوط الخلايا المستمرة:

الغالبية العظمى من الخلايا الطبيعية ليست قادرة على خلق خطوط خلوية مستمرة. على سبيل المثال ، تستمر الخلايا الليفية البشرية الطبيعية في التكاثر لنحو 50 جيلًا ، ثم تتوقف عن الانقسام. ومع ذلك ، فإنها تظل قابلة للحياة لمدة 18 شهرًا تقريبًا. وطوال فترة حياتها ، تظل الخلايا الليفية أحادية الصيغة الصبغية. تتصرف الأرومات الليفية للكتاكيت أيضًا بطريقة مماثلة. خلايا البشرة والخلايا الليمفاوية قادرة على تشكيل خطوط خلوية مستمرة.

توصيف الخلايا المستنبتة:

يعد توصيف الخلايا أو الخطوط الخلوية المستزرعة أمرًا مهمًا لنشر خطوط الخلايا من خلال البنوك الخلوية ، ولإقامة اتصالات بين مختبرات الأبحاث والشركات التجارية.

يتم بشكل عام توصيف خطوط الخلايا مع الإشارة بشكل خاص إلى الجوانب التالية:

4. ما إذا تم تحويل خط الخلية أم لا.

5. تحديد خطوط الخلايا المحددة.

مورفولوجيا الخلايا:

يمكن إجراء تحديد بسيط ومباشر للخلايا المستنبتة من خلال ملاحظة خصائصها المورفولوجية. ومع ذلك ، يجب النظر إلى التشكل بحذر لأنه يعتمد إلى حد كبير على بيئة الثقافة. على سبيل المثال ، تكون الخلايا الظهارية التي تنمو في مركز (المستنبت) متعددة الأضلاع منتظمة ذات حواف محددة بوضوح ، في حين أن الخلايا التي تنمو في الأطراف تكون غير منتظمة ومنتفخة (منتفخة).

يؤثر تكوين وسط الثقافة والتعديلات في الركيزة أيضًا على التشكل الخلوي. في معمل زراعة الأنسجة ، تُستخدم المصطلحات الليفية والظهارية بشكل شائع لوصف مظهر الخلايا بدلاً من أصلها.

بالنسبة لهذه الخلايا ، يكون الطول عادة أكثر من ضعف عرضها. الخلايا الليفية ذات طبيعة ثنائية القطب أو متعددة الأقطاب.

هذه الخلايا متعددة الأضلاع بطبيعتها وذات أبعاد منتظمة وعادة ما تنمو في طبقات أحادية. يتم استخدام المصطلحين الخلايا الليفية (تشبه الخلايا الليفية) والظهارية (تشبه الظهارة) للخلايا التي لا تمتلك سمات محددة للتعرف عليها كخلايا ليفية أو ظهارية.

أنواع منشأ الخلايا:

يمكن تحديد أنواع خطوط الخلايا من خلال:

ب. الرحلان الكهربائي لأنزيمات الإنزيمات.

ج. مزيج من كلتا الطريقتين.

في السنوات الأخيرة ، يتم تحديد الكروموسومات عن طريق استخدام المجسات الجزيئية.

تحديد أنسجة المنشأ:

يتم تحديد خطوط الخلايا فيما يتعلق بالأنسجة الأصلية بالرجوع إلى السمتين التاليتين:

1. النسب التي تنتمي إليها الخلايا.

2. حالة الخلايا ، أي الخلايا الجذعية ، الخلايا السليفة.

علامات الأنسجة لتحديد خط الخلية:

بعض الأنسجة الهامة أو علامات النسب لتحديد خط الخلية موصوفة بإيجاز.

المنتجات المتمايزة كعلامات الخلية:

الخلايا المستنبتة ، عند التعبير الكامل ، قادرة على إنتاج علامات تمايز ، والتي تعمل كواسمات خلوية لتحديد الهوية.

وفيما يلي بعض الأمثلة على ذلك:

أ. الزلال لخلايا الكبد.

ب. الميلانين للخلايا الصباغية

ج. الهيموجلوبين لخلايا الكريات الحمر

د. الميوسين (أو تروبوميوسين) لخلايا العضلات.

الإنزيمات كواسمات للأنسجة:

يمكن تحديد الإنزيمات في خلايا المستنبت بالرجوع إلى الشخصيات التالية:

ترد علامات الإنزيم المستخدمة بشكل شائع لتحديد خط الخلية في الجدول 35.1.

Tyrosine aminotransferase خاص بالخلايا الكبدية ، بينما التيروزيناز مخصص للخلايا الصباغية. يعمل الكرياتين كيناز (MM) في مصل الدم كعلامة لخلايا العضلات ، بينما يستخدم الكرياتين كيناز (BB) للكشف عن الخلايا العصبية وخلايا الغدد الصماء العصبية.

بروتينات الشعيرة كعلامات نسيج:

تُستخدم بروتينات الخيوط الوسيطة على نطاق واسع كعلامات نسيج أو سلالة.

على سبيل المثال:

أ. يمكن الكشف عن الخلايا النجمية بواسطة البروتين الحمضي الليفي الدبقي (GFAP).

ب. يمكن التعرف على خلايا العضلات عن طريق desmin.

ج. الخلايا الظهارية والخلايا الظهارية بواسطة السيتوكيراتين.

مستضدات سطح الخلية كعلامات نسيج:

تعتبر مستضدات الخلايا المستنبتة مفيدة في اكتشاف الأنسجة أو الخلايا الأصلية. في الواقع ، تم تطوير العديد من الأجسام المضادة (تتوفر مجموعات تجارية) لخطوط خلايا تحديد الهوية (الجدول 35.2). يتم رفع هذه الأجسام المضادة ضد مستضدات سطح الخلية أو البروتينات الأخرى.

تعمل الأجسام المضادة التي يتم رفعها ضد البروتين الجنيني المستضد المفرز كعلامة لتحديد خلايا الكبد الجنينية. يمكن استخدام الأجسام المضادة لمولدات المضادات السطحية للخلية ، وهي الإنتجرين & # 8217 ، للكشف العام عن خطوط الخلايا.

الخلايا المحولة:

التحول هو ظاهرة التغيير في النمط الظاهري بسبب اكتساب مادة وراثية جديدة. يرتبط التحول بتعزيز عدم الاستقرار الجيني.

تعرض الخلايا المحولة والمزروعة تعديلات في العديد من الشخصيات بالإشارة إلى:

ه. تشكيل المنتجات المتخصصة.

أثناء توصيف خطوط الخلايا ، من الضروري مراعاة الأحرف المذكورة أعلاه لتحديد ما إذا كان خط الخلية قد نشأ من الخلايا السرطانية أو خضع لتحول في الثقافة.

تحديد خطوط الخلايا المحددة:

هناك العديد من الأساليب في معمل الاستزراع لتحديد خطوط خلوية معينة:

ج. تحليل الحمض النووي الريبي والبروتين

يمكن تحديد الأنواع والجنس الذي يتم اشتقاق خط الخلية منه عن طريق تحليل الكروموسوم. علاوة على ذلك ، من الممكن أيضًا التمييز بين الخلايا الطبيعية والخبيثة من خلال تحليل الكروموسومات. وتجدر الإشارة إلى أن الخلايا الطبيعية تحتوي على كروموسومات أكثر استقرارًا. تم وصف التقنيات الهامة المستخدمة فيما يتعلق بتحليل الكروموسوم بإيجاز.

من خلال هذه التقنية ، من الممكن تحديد أزواج الكروموسومات الفردية عندما يكون هناك اختلاف شكلي بسيط بينهما. يمكن إجراء ربط الكروموسوم باستخدام تلطيخ Giemsa.

يمكن إجراء العد المباشر للكروموسومات لكل انتشار بين 50-100 هوامش. قد يكون من المفيد تركيب كاميرا Lucida أو دائرة تلفزيون مغلقة.

التنميط النووي للكروموسوم:

في هذه التقنية ، يتم قطع الكروموسومات ، وفرزها في تسلسل ، ثم لصقها على ورقة. يمكن تسجيل الصورة أو مسحها ضوئيًا من الشريحة. يعد التنميط النووي للكروموسوم مضيعة للوقت عند مقارنته بعد الكروموسوم.

الكمية الإجمالية للحمض النووي لكل خلية طبيعية ثابتة تمامًا ، وهي مميزة لأنواع المنشأ ، على سبيل المثال خطوط الخلايا الطبيعية من الخلايا الليفية البشرية والكتاكيت والهامستر. ومع ذلك ، يختلف محتوى الحمض النووي في خطوط الخلايا الطبيعية للفأر ، وكذلك في خطوط الخلايا المأخوذة من الأنسجة السرطانية. معظم الخلايا المحولة هي اختلال الصيغة الصبغية وغير متجانسة. تحليل الحمض النووي مفيد بشكل خاص لتوصيف هذه الخلايا. يمكن إجراء تحليل الحمض النووي عن طريق تهجين الحمض النووي وبصمة الحمض النووي.

يمكن استخدام تقنية النشاف الجنوبية الشائعة لاكتشاف تسلسل الحمض النووي الفريد. يمكن استخدام مجسات جزيئية محددة مع تسميات النظائر المشعة أو الفلورسنت أو الإنارة لهذا الغرض. يتم استخلاص الحمض النووي من خطوط الخلية المرغوبة ، وتقطيعها باستخدام نوكليازات مقيدة ، وتعريضها للرحلان الكهربي ، ثم مسحها إلى النيتروسليلوز ، ثم تهجينها باستخدام مسبار جزيئي (مُسمى) ، أو مجموعة من المجسات. من خلال هذا النهج ، يمكن الكشف عن تسلسلات محددة من الحمض النووي في خطوط الخلايا.

هناك مناطق معينة في الحمض النووي للخلية لم يتم نسخها. هذه المناطق ، التي يشار إليها باسم DNA الساتلي ، ليس لها وظائف معروفة ، ويعتقد أنها قد توفر مستودعًا للتطور الجيني. تعتبر مناطق DNA الساتلية مناطق ذات تقلبية مفرطة. يمكن قطع هذه المناطق باستخدام نوكليازات تقييدية محددة ، واكتشافها باستخدام تحقيقات (كدنا).

باستخدام الرحلان الكهربائي والتصوير الشعاعي الذاتي ، يمكن اكتشاف أنماط اختلافات الحمض النووي الساتلي. هذه الأنماط المشار إليها ببصمات الحمض النووي محددة بخط الخلية. في السنوات الأخيرة ، أصبحت تقنية بصمة الحمض النووي أداة شائعة جدًا وأداة قوية لتحديد أصل خطوط الخلايا.

تحليل الحمض النووي الريبي والبروتين:

يمكن الكشف عن خصائص النمط الظاهري لخط الخلية عن طريق التعبير الجيني ، أي تحديد الحمض النووي الريبي و / أو البروتينات. يمكن التعرف على mRNAs من خلال تقنية لطخة الشمالية بينما يمكن الكشف عن البروتينات بواسطة تقنية لطخة ويسترن.

تُفقد بعض أنشطة الإنزيم في الجسم الحي عندما تُزرع الخلايا في المختبر. على سبيل المثال ، يتم فقد نشاط أرجيناز لخلايا الكبد في غضون أيام قليلة من الزراعة. ومع ذلك ، فإن بعض خطوط الخلايا تعبر عن إنزيمات محددة يمكن استخدامها للكشف عنها ، على سبيل المثال. التيروزين أمينوترانسفيراز لخلايا الكبد ، نشاط الجلوتاميل سينثيز للنجوم النجمية في الدماغ. لمزيد من الأمثلة على الإنزيمات المفيدة في اكتشاف خط الخلية ، راجع الجدول 35.1.

يشار إلى الأشكال المتعددة من الإنزيم الذي يحفز نفس التفاعل باسم الإنزيمات المتماثلة أو الإنزيمات. تختلف الإنزيمات في العديد من الخواص الفيزيائية والكيميائية - التركيب ، الخواص الكهربية والمناعية ، Kم و V.الأعلى القيم.

يمكن فصل الإنزيمات المتساوية عن طريق تقنيات تحليلية مثل الرحلان الكهربي والكروماتوغرافيا. في أغلب الأحيان ، يتم استخدام الرحلان الكهربائي عن طريق استخدام الاغاروز ، وخلات السليلوز ، والنشا ، وبولي أكريلاميد. يتم تطبيق الإنزيم الخام عند نقطة واحدة على الوسط الكهربي. عندما تهاجر الإنزيمات المتساوية ، فإنها تتوزع في نطاقات مختلفة ، والتي يمكن اكتشافها عن طريق التلوين باستخدام ركائز كروموجينية مناسبة.

الإنزيمات الإنزيمية مميزة للأنواع أو الأنسجة. تستخدم إنزيمات الإنزيمات التالية بشكل شائع لاكتشاف خط الخلية:

ج. نازعة هيدروجين الجلوكوز 6 فوسفات

د. الأسبارتات أمينوترانسفيراز

تحليل Isoenzyme مفيد أيضًا للكشف عن التلوث المتبادل بين الأنواع لخطوط الخلايا. على سبيل المثال ، يمكن تحديد تلوث خط خلية الفأر بخط خلية الهامستر باستخدام الإنزيمات المتساوية الببتيداز ب.

يمكن تمييز خطوط الخلايا عن طريق الكشف عن علامات المستضد من خلال استخدام الأجسام المضادة. قد توجد علامات المستضد على سطح الخلية أو تفرزها الخلايا في وسط المزرعة. بعض الأجسام المضادة الشائعة الاستخدام للكشف عن أنواع مختلفة من الخلايا مذكورة في الجدول 35.2 (انظر ص 430).

قياس معلمات النمو للخلايا المزروعة:

مطلوب معلومات عن حالة نمو ثقافة معينة من أجل:

أ. تجارب ثقافة التصميم.

ب. الصيانة الروتينية للثقافة.

ج. قياس تكاثر الخلايا.

د. اعرف وقت الثقافة الفرعية.

ه. تحديد استجابة الثقافة لمنبه معين أو سم.

يتم شرح بعض المصطلحات الشائعة الاستخدام فيما يتعلق بقياس نمو الخلايا المستنبتة.

وقت مضاعفة السكان (PDT):

الفاصل الزمني لمجتمع الخلية يتضاعف في منتصف المرحلة اللوغاريتمية (اللوغاريتمية).

وقت دورة الخلية أو وقت التوليد:

الفاصل الزمني من نقطة واحدة في انقسام الخلية إلى نفس النقطة في الدورة ، قسم واحد لاحقًا. وهكذا يتم قياس وقت دورة الخلية من نقطة واحدة في دورة الخلية حتى يتم الوصول إلى نفس النقطة مرة أخرى.

يشير إلى مرحلة الثقافة حيث يتم استخدام جميع الركيزة المتاحة (منطقة النمو) ، وتكون الخلايا على اتصال وثيق مع بعضها البعض.

تثبيط حركة الخلية وتهيج غشاء البلازما عندما تكون الخلايا على اتصال كامل بالخلايا المجاورة الأخرى. يحدث هذا غالبًا في حالة التقاء ، ويؤدي إلى وقف تكاثر الخلايا.

عدد الخلايا لكل مل من الوسط.

كثافة الخلايا (خلايا / مل 2 ، مساحة السطح) في مرحلة الهضبة.

دورة نمو الخلايا المستنبتة:

يتم تمثيل دورة نمو الخلايا المستنبتة تقليديًا بثلاث مراحل - مرحلة التأخر ، ومرحلة السجل (الأسي) ومرحلة الهضبة (الشكل 35.5). تختلف خصائص الخلايا المستنبتة في المراحل.

تمثل مرحلة التأخر فترة تكيف تشكل خلالها الخلية سطح الخلية والمصفوفة خارج الخلية (المفقودة أثناء التربسين) ، وتلتصق بالركيزة وتنتشر. هناك زيادة في تخليق بعض الإنزيمات (مثل بوليميريز الحمض النووي) والبروتينات الهيكلية ، وإعداد الخلايا للتكاثر.

يختفي إنتاج المنتجات المتخصصة والتي قد لا تظهر مرة أخرى حتى يتوقف تكاثر الخلايا. تمثل مرحلة التأخر المرحلة التحضيرية للخلايا للتكاثر بعد الثقافة الفرعية وإعادة البذر.

تتميز مرحلة السجل بالنمو الأسي للخلايا ، بعد مرحلة التأخر.

تعتمد مدة مرحلة السجل على الخلايا مع الإشارة إلى:

ج. الكثافة بعد الانتشار.

خلال مرحلة السجل ، تكون الخلايا المستنبتة في الحالة الأكثر اتساقًا وقابلية للتكاثر مع قابلية عالية للبقاء. هذا هو الوقت المثالي لأخذ العينات. تنتهي مرحلة اللوغاريتمات بعد الوصول إلى التقاء بإضافة واحد أو اثنين من السكان.

عندما تصل الخلايا إلى التقاء ، ينخفض ​​معدل النمو كثيرًا ويتوقف تكاثر الخلايا المستنبتة تقريبًا.

تمثل هذه المرحلة مرحلة الهضبة أو الثبات ، وتتميز بما يلي:

ب. انخفاض تذبذب غشاء البلازما.

ج. الخلايا التي تشغل مساحة صغيرة من السطح.

F. نضوب المغذيات وعوامل النمو.

ز. انخفاض تخليق البروتينات الهيكلية.

ح. زيادة تشكيل المنتجات المتخصصة.

تتوقف غالبية الخلايا المستنبتة الطبيعية التي تشكل طبقات أحادية الطبقة عن النمو عندما تصل إلى نقطة التقاء. ومع ذلك ، تستمر بعض الخلايا ، مع تجديد الوسط ، في النمو (بمعدل منخفض) بعد التقاء ، وتشكيل طبقات متعددة من الخلايا. عادة ما تصل الخلايا المستنبتة المحولة إلى كثافة خلية أعلى مقارنة بالخلايا الطبيعية في مرحلة الهضبة (الشكل 35.6).

كفاءة تصفيح الخلايا المستنبتة:

كفاءة الطلاء ، التي تمثل تكوين مستعمرة بكثافة خلية منخفضة ، هي مقياس يستخدم لتحليل تكاثر الخلايا وبقائها على قيد الحياة.

عندما تُزرع الخلايا ، بكثافات منخفضة ، في شكل معلقات خلية مفردة ، فإنها تنمو كمستعمرات منفصلة. يتم حساب كفاءة الطلاء على النحو التالي.

كفاءة الطلاء = عدد المستعمرات المشكلة / لا. عدد الخلايا المصنفة × 100

يستخدم مصطلح كفاءة الاستنساخ (بدلاً من كفاءة الطلاء) عندما تنمو كل مستعمرة من خلية واحدة.

يتم حساب كفاءة البذر التي تمثل بقاء الخلايا عند الكثافة العالية على النحو التالي.

كفاءة البذر = عدد الخلايا المستعادة / لا. عدد الخلايا المصنفة × 100

تزامن الخلية:

المزامنة تعني حرفيًا إجراء شيئين أو أكثر في وقت واحد تمامًا. على سبيل المثال ، يمكن مزامنة ساعتين أو أكثر لإظهار نفس الوقت بالضبط. يمكن مزامنة الخلايا في مراحل مختلفة من دورة الخلية في الثقافة بحيث تكون الخلايا في نفس المرحلة. مطلوب تزامن الخلية لدراسة تقدم الخلايا خلال دورة الخلية. تم تطوير العديد من التقنيات المعملية لتحقيق التزامن الخلوي.

يتم تصنيفها على نطاق واسع إلى مجموعتين:

1. التجزيء المادي لفصل الخلايا.

2. الحصار الكيميائي لفصل الخلايا.

فصل الخلايا بالوسائل الفيزيائية:

يتم استخدام تقنيات التجزيء المادي أو فصل الخلايا ، بناءً على الخصائص التالية:

ج. تقارب الأجسام المضادة على حواتم سطح الخلية.

د. تشتت الضوء أو انبعاث الفلورسنت بواسطة الخلايا المسمى.

فيما يلي وصف موجز للتقنيتين الأكثر استخدامًا وهما التصفية بالطرد المركزي وفصل الخلايا المنشطة الفلورية.

التصفية بالطرد المركزي:

الخصائص الفيزيائية - حجم الخلية وسرعة الترسيب فعالة في تقنية التصفية بالطرد المركزي. يعتبر جهاز الطرد المركزي (من بيكمان) جهازًا متقدمًا لزيادة معدل الترسيب بحيث يكون إنتاج الخلايا ودقتها أفضل. يتم فصل الخلايا في جهاز طرد مركزي ودوار مصمم خصيصًا (شكل 35.7). يتم ضخ الخلايا الموجودة في الوسط في حجرة الفصل أثناء دوران الدوار.

بسبب قوة الطرد المركزي ، سيتم دفع الخلية إلى الحواف. بما أن الوسيط يتم ضخه عبر الحجرة بطريقة يكون فيها تدفق الجاذبية مساويًا لمعدل ترسيب الخلايا. بسبب الاختلافات في الخلايا (الحجم والكثافة وتكوين سطح الخلية) ، تميل الخلايا إلى الترسب بمعدلات مختلفة ، والوصول إلى التوازن في مواقع مختلفة في الغرفة.

يمكن رؤية العملية بأكملها في جهاز التفريغ من خلال المنفذ ، حيث يتم إضاءة الغرفة بواسطة ضوء اصطرابي. في حالة التوازن ، يمكن زيادة معدل التدفق ويمكن ضخ الخلايا ، وفصلها في أوعية التجميع في كسور مختلفة. من الممكن إجراء فصل الخلايا في وسط كامل ، بحيث يمكن زرع الخلايا مباشرة بعد الانفصال.

فرز الخلايا التي يتم تنشيطها بواسطة الإسفار:

فرز الخلايا المُنشَّط بالفلور هو تقنية لفرز الخلايا بناءً على الاختلافات التي يمكن اكتشافها عن طريق تشتت الضوء (مثل حجم الخلية) أو انبعاث التألق (عن طريق الحمض النووي المُعالج مسبقًا ، والحمض النووي الريبي ، والبروتينات ، والمستضدات). يتضمن الإجراء تمرير تيار واحد من الخلايا عبر شعاع الليزر بحيث يمكن اكتشاف الضوء المتناثر من الخلايا وتسجيله. عندما يتم معالجة الخلايا مسبقًا بصبغة فلورية (مثل الكروموميسين A للحمض النووي) ، يمكن الكشف عن انبعاث الفلورسنت الذي يثيره الليزر.

هناك نوعان من الأدوات المستخدمة على أساس مبدأ فرز الخلايا الفلوريسنت المنشط:

هذه الأداة قادرة على فرز الخلايا (من مجموعة سكانية) في مراحل مختلفة من دورة الخلية بناءً على قياسات مزيج من حجم الخلية وفلورة الحمض النووي.

2. فارز الخلايا الفلوريسنت (FACS):

في هذا الجهاز ، يتم قياس إشارات الانبعاث من الخلايا ، ويتم فرز الخلايا في أنابيب تجميع.

مقارنة بين الطرق الفيزيائية:

لفصل عدد كبير من الخلايا ، يفضل elutriator الطرد المركزي. من ناحية أخرى ، يتم استخدام فرز الخلايا المنشطة الفلورية في الغالب للحصول على كسور نقية عالية الجودة من الخلايا من كميات صغيرة من الخلايا.

فصل الخلايا عن طريق الحصار الكيميائي:

يمكن فصل الخلايا عن طريق منع التفاعلات الأيضية. يتم استخدام نوعين من حواجز التمثيل الغذائي - تثبيط تخليق الحمض النووي والحرمان الغذائي.

تثبيط تخليق الحمض النووي:

خلال المرحلة S من دورة الخلية ، يمكن تثبيط تخليق الحمض النووي باستخدام مثبطات مثل ثيميدين وأمينوبترين وهيدروكسي يوريا وسيتوزين أرابينوسايد. تأثيرات هذه المثبطات متغيرة. يتم حظر دورة الخلية في الغالب في المرحلة S التي ينتج عنها خلايا قابلة للحياة.

الحرمان الغذائي:

ينتج عن إزالة المصل أو الأيزولوسين من وسط المزرعة لمدة 24 ساعة تقريبًا تراكم الخلايا في G1 مرحلة. يمكن استعادة تأثير الحرمان الغذائي هذا من خلال إضافتها في الوقت الذي يحدث فيه التزامن الخلوي.

بعض النقاط البارزة في مزامنة الخلية:

أ. يعتبر فصل الخلايا بالطرق الفيزيائية أكثر فعالية من الإجراءات الكيميائية.

ب. غالبًا ما يكون الحصار الكيميائي سامًا للخلايا.

ج. لا يمكن مزامنة الخلايا المحولة بالحرمان الغذائي.

د. يمكن الحصول على درجة عالية من التزامن الخلوي (& gt80٪) في الدورة الأولى ، وفي الدورة الثانية ستكون 60٪. قد يحدث توزيع الخلايا بشكل عشوائي في الدورة الثالثة.

شيخوخة الخلايا وموت الخلايا المبرمج:

مع نمو الخلايا في المزرعة ، فإنها تصبح قديمة بسبب الشيخوخة ، ولا يمكن أن تتكاثر بعد الآن. يشار إلى نهاية العمر التكاثري للخلايا بالشيخوخة.

شيخوخة الخلايا:

يُقاس نمو الخلايا عادةً على أنه تضاعف عدد السكان (PDs). تشير PDs إلى عدد المرات التي يتضاعف فيها عدد الخلايا خلال فترة الثقافة ويتم حسابها بالصيغة التالية.

سجل10 (عدد الخلايا المحصودة) & # 8211 سجل10 (عدد الخلايا المصنفة) / log10 2

تمت دراسة ظاهرة الشيخوخة في الغالب مع مزارع الخلايا الليفية البشرية. بعد التضاعف السكاني بين 30-60 ، تتكون المزرعة بشكل أساسي من الأرومات الليفية الشائخة. هذه الخلايا الليفية الشائخة غير قادرة على الانقسام استجابة للمحفزات الانقسامية. وتجدر الإشارة إلى أن الخلايا لا تظهر فجأة ، لكنها تتراكم تدريجياً وتزداد في العدد خلال فترة حياة المزرعة.

يتم سرد المعلمات المختلفة المستخدمة لقياس نمو الخلايا في الثقافات أدناه:

أ. قياس مباشر لرقم الخلية.

ب. تحديد محتوى DNA / RNA.

ج. تقدير تركيز البروتين / ATP.

قياس الشيخوخة:

القياس المباشر للخلايا الشائخة صعب نوعًا ما.

بعض التدابير غير المباشرة هي:

أ. فقدان النشاط الأيضي

ب. عدم وجود السلائف المسمى (3 H-thymidine) دمج في الحمض النووي.

ج. تقنيات كيميائية نسيجية معينة.

الشيخوخة المرتبطة βمقايسة نشاط الجالاكتوزيداز

يحدث فرط في التعبير عن إنزيم β-galactosidase الليزوزومي عند الشيخوخة. يرتبط ارتفاع هذا الإنزيم أيضًا بزيادة حجم الخلية حيث تدخل الخلية في حالة دائمة غير مقسمة. يمكن قياس عدد الخلايا الشائخة في مزرعة ما عن طريق مقايسة β-galactosidase (SA-) المرتبطة بالشيخوخة.

يتكون الفحص من المراحل التالية:

1. اغسل الخلايا وثبتها باستخدام مثبت (مثل بار فورمالديهايد) ، واغسلها مرة أخرى.

2. أضف محلول التلوين (مسحوق X-gal في ثنائي ميثيل فورماميد المذاب في المخزن المؤقت) إلى الخلايا الثابتة واحتضانها.

3. تظهر الخلايا الشائخة لون أزرق كثيف يمكن عده.

موت الخلايا المبرمج:

يشار إلى عملية موت الخلايا المبرمج (PCD) باسم موت الخلايا المبرمج. قد يبدأ موت الخلية بحافز معين أو نتيجة لعدة إشارات يتم تلقيها من البيئة الخارجية. يحدث موت الخلايا المبرمج نتيجة للآليات الخلوية المتأصلة ، والتي تؤدي في النهاية إلى تدمير الذات. تنشط الخلية سلسلة من الأحداث الجزيئية التي تسبب تدهورًا منظمًا للمكونات الخلوية مع الحد الأدنى من التأثير على الأنسجة المجاورة.

أسباب موت الخلايا المبرمج في الموقع:

1. من أجل التطوير السليم:

يتطلب تكوين أصابع اليدين والقدمين للجنين إزالة الأنسجة بينهما. يتم تنفيذ ذلك عادة عن طريق موت الخلايا المبرمج.

2 - تدمير الخلايا التي تشكل خطرا على سلامة الكائن الحي:

الموت الخلوي المبرمج ضروري لتدمير وإزالة الخلايا التي قد تتلف الكائنات الحية.

يتم سرد بعض الأمثلة:

أ. الخلايا ذات الحمض النووي التالف أثناء التطور الجنيني. إذا لم يتم تدميرها ، فقد تؤدي إلى تشوهات خلقية.

ب. تخضع خلايا الجهاز المناعي ، بعد وظيفتها المناعية المناسبة ، لموت الخلايا المبرمج. هذا ضروري للوقاية من أمراض المناعة الذاتية مثل التهاب المفصل الروماتويدي.

ج. يتم تدمير الخلايا المصابة بالفيروسات عن طريق موت الخلايا المبرمج.

3. تدمير الخلايا بسبب الإشارات السلبية:

هناك العديد من الإشارات السلبية داخل الخلايا التي تعزز موت الخلايا المبرمج. وتشمل هذه تراكم الجذور الحرة والتعرض للأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأدوية العلاج الكيميائي.

آلية موت الخلايا المبرمج:

قد يحدث موت الخلية المبرمج بسبب ثلاث آليات مختلفة:

1. موت الخلايا المبرمج بسبب الإشارات الداخلية.

2. موت الخلايا المبرمج الناتج عن إشارات خارجية مثل عامل نخر الورم ألفا (TNF-α) ، الليمفوتوكسين.

3. موت الخلايا المبرمج الناجم عن أنواع الأكسجين التفاعلية.

دور الكاسبيسات في موت الخلايا المبرمج:

تلعب مجموعة من الإنزيمات تسمى البروتياز المنشط دورًا مهمًا في موت الخلايا المبرمج. هذه البروتياز هي في الواقع بروتينات محددة لأسبارتات السيستينيل أو باختصار ، يشار إليها عادةً باسم الكاسبيسات. هناك حوالي عشرة أنواع مختلفة من الكاسبيسات تعمل على ركائز مختلفة تؤدي في النهاية إلى موت الخلايا. على سبيل المثال ، capsase I cleaves interleukin 1β.

منع أنشطة كاسباس:

نظرًا لأن الكاسبيسات متورطة بشكل وثيق في موت الخلايا المبرمج ، فمن الممكن منع موت الخلايا عن طريق تثبيط أنشطتها. تم تحديد بعض الببتيدات المحددة التي يمكن أن تثبط الكاسبيسات ، وبالتالي موت الخلايا المبرمج.

قياس موت الخلايا المبرمج:

طريقة بسيطة وسهلة لاكتشاف الخلايا الميتة أو المحتضرة هي الملاحظة المجهرية المباشرة. يتم تقريب الخلايا الميتة بأجسام كثيفة يمكن التعرف عليها تحت مجهر تباين الطور. تحتوي الخلايا التي خضعت لموت الخلايا المبرمج على كروماتين مجزأ يمكن اكتشافه من خلال تقنيات التلوين التقليدية. في السنوات الأخيرة ، تم تطوير تقنيات أكثر حساسية وموثوقية لقياس موت الخلايا المبرمج.

بعضها موصوف بإيجاز:

تحديد نسبة ADP / ATP:

يتطلب كل من نمو الخلايا وموت الخلايا المبرمج ATP. ولكن عندما يكون هناك توقف في النمو ، يحدث ارتفاع في ADP. وبالتالي فإن قياس نسبة ADP / ATP سوف يلقي الضوء على الخلايا الميتة. في الواقع ، تتوفر بعض أنظمة الفحص لقياس نسب ADP / ATP تجارياً.

حدث كيميائي حيوي مهم للاستماتة هو تنشيط نشاط نوكلياز داخلي. هذا الإنزيم يشق الحمض النووي إلى أجزاء مع مجموعات 3 هيدروكسيل مجانية. يمكن تمديد شظايا الحمض النووي الصغيرة التي تم تشكيلها حديثًا عن طريق استخدام إنزيم بوليميريز الحمض النووي. إذا تم استخدام النيوكليوتيدات المسمى لتمديد جزء الحمض النووي ، فيمكن اكتشافها.

TUNEL هو اختصار لمقايسة وضع العلامات النهائية لـ DUTP Nick بوساطة TdT. TUNEL سريع جدًا وفعال في تحديد شظايا الحمض النووي المتكونة من نشاط نوكلياز داخلي. يمكن التعرف على نوى موت الخلايا المبرمج بتقنية الفلورسنت باستخدام الفلورسين أيزوثيوسيانات (FITC) و 4 ، 6-ديامينوفينيليندول.

خلال مسار موت الخلايا المبرمج ، ينقسم الحمض النووي الجيني إلى شظايا DNA أحادية النواة وقليلة النواة. يمكن فصل هذه الشظايا عن طريق الرحلان الكهربائي [اغروس) ، واكتشافها. تعطي الأجزاء النووية للخلايا الأبوطوزية نمط سلم مميز على الرحلان الكهربي.

حدود الاختبار:

اختبار سلم الحمض النووي ليس محددًا جدًا نظرًا لأن العديد من الخلايا التي خضعت لموت الخلايا المبرمج قد لا تظهر تسلسل الحمض النووي. علاوة على ذلك ، قد تظهر أيضًا بعض الخلايا غير المعرضة لموت الخلايا المبرمج سلالم الحمض النووي ، ولهذه الأسباب ، يقترن اختبار تسلسل الحمض النووي ببعض الاختبارات الأخرى لقياس الاستماتة.


3 خلايا هجينة

يعني الانتشار المتزامن للموائع الدقيقة والتعبير البروتيني الخالي من الخلايا وتصميم الدوائر الجينية وتقنيات هندسة الأغشية أنه من الممكن الآن دمج الخلايا الحية والاصطناعية معًا لتشكيل كيانات هجينة. وهذا بدوره يسمح بدمج المزايا المرتبطة بكل منها وتخفيف العيوب. يمكن للمرء أن يتصور استخدام الخلايا والعضيات كوحدات وظيفية مقترنة بالخلايا الاصطناعية ، مما يسمح لها بتسخير القوة الكاملة للبيولوجيا. يتخطى استخدام الخلايا الحية كوحدات نمطية في سياق الخلية الاصطناعية قيود إنشاء وحدات جديدة من البداية. بدلاً من ذلك ، يمكن اختطاف المكونات الخلوية التي تم نحتها من خلال التطور ، مما يتيح تغييرًا تدريجيًا في تطور الخلية الاصطناعية وقدراتها.

على الرغم من أن هذا المجال من البحث لا يزال في مهده ، فقد ظهرت العديد من الدراسات الحديثة التي سمحت بإجراء بعض التعميم فيما يتعلق بالأنماط المختلفة التي يمكن أن تقترن بها الخلايا الحية والخلايا الاصطناعية. بشكل عام ، هناك ثلاثة طرق تهجين مختلفة ممكنة ، كما هو موضح في الشكل 2.

رسم تخطيطي لأنماط التهجين الإلكترونية الخلوية الرئيسية التي تتداخل فيها الخلايا الحية والاصطناعية كيميائياً أو فيزيائياً مع بعضها البعض.

التهجين السكاني ، حيث تتواصل الخلايا البيولوجية والاصطناعية المنفصلة مع بعضها البعض عبر الفضاء ، وتتبادل المعلومات والمواد.

التهجين المضمن ، حيث يتم دمج الخلايا الحية داخل الخلايا الاصطناعية أو العكس ، مع قيام الخلايا المغلفة بوظائف شبيهة بالعضوية داخل مضيفها.

التهجين الشبكي ، حيث توجد الخلايا الاصطناعية والبيولوجية ككيانات متميزة مرتبطة ماديًا ببعضها البعض في شبكة أو في ترتيب يشبه الأنسجة.

من خلال طرق التهجين الثلاثة هذه ، من الممكن اجتياز مقاييس الطول: من المستوى الجزيئي إلى مستوى المادة العضية والخلوية ومتعددة الخلايا. يتبع الآن مراجعة لبعض الأمثلة البارزة التي تقع ضمن هذه الفئات.

3.1 تهجين السكان

توجد بالفعل أدبيات متنوعة إلى حد ما حول التواصل بين الخلايا الاصطناعية المختلفة من فئات مختلفة ، بما في ذلك تلك القائمة على الحويصلات الدهنية و 16 و 34 بروتينًا 23 والبوليمرات. 34 كانت هناك أيضًا أمثلة على الاتصال الهندسي بين نوعين مختلفين من الخلايا الاصطناعية ، بما في ذلك بين الحويصلات والبروتينات. 12a المفترس / الفريسة 35 والاستجابة / الانتقام 36 العلاقات بين coacervates والبروتينات كما تم إثبات.

كانت هناك جهود للبناء على هذه الأمثلة وهندسة الاتصال بين مجموعات منفصلة من الخلايا الحية والاصطناعية (الشكل 3). تطلب بعضها أن يتم دمج الخلايا في مصفوفة هلام أجار لحماية الخلايا الاصطناعية من التأثيرات المزعزعة للاستقرار للبكتيريا المحيطة. تضمن أحد الأمثلة المبكرة تطوير خلية اصطناعية تحتوي على التمثيل الغذائي الأولي القادر على تخليق جزيء يثير استجابة إشارات الخلية في البكتيريا. 38 يتألف التمثيل الغذائي الأولي من تفاعل فورم تحفيزي ذاتيًا لتخليق السكر ، والذي تم إفراز نتاجه من الخلية الاصطناعية ثم استخدم آلية استشعار النصاب الطبيعي لـ فيبريو هارفي، مما يؤدي إلى إخراج الإنارة.

التهجين السكاني. أ) رسم تخطيطي لخلايا اصطناعية تترجم إشارة كيميائية (الثيوفيلين) إلى إشارة (IPTG) والتي بكتريا قولونية يمكن الشعور والاستجابة من خلال تعبير GFP. تظهر نتائج FACS تحولًا في مضان بكتريا قولونية السكان في وجود الخلايا الاصطناعية بالإضافة إلى الثيوفيلين موضحة أدناه. تم تعديل الصورة بإذن من المرجع. 39. ب) رسم تخطيطي لخلية اصطناعية تتوسط التواصل بين فيشيري وهندستها بكتريا قولونية من خلال استشعار وإطلاق جزيئات استشعار النصاب المختلفة. تظهر نتائج FACS التواصل الناجح من خلال تعبير GFP بتنسيق بكتريا قولونية موضحة أدناه. تم تعديل الصورة بإذن من المرجع. 40.

تم نقل هذا المفهوم إلى مستوى جديد بواسطة Lentini et al. ، الذين بدلاً من استخدام التفاعلات الأنزيمية ، قاموا بدمج العناصر الجينية وأنظمة التعبير الخالية من الخلايا في الخلايا الاصطناعية لإنشاء مسار الاتصال (الشكل 3 أ). 39 تحتوي خلاياها القائمة على الحويصلة على برنامج DNA الذي تم ترميزه لمحول ريبوس ينشط الترجمة استجابة لوجود جزيء صغير ، الثيوفيلين. بدأ هذا بعد ذلك في تخليق البروتين المكون للمسام α-hemolysin (αHL) ، مما أدى إلى إطلاق جزيء المحرض IPTG ، والذي أدى بدوره إلى إنتاج GFP في مجموعة من السكان. بكتريا قولونية. الثيوفيلين هو جزيء بكتريا قولونية لا تستجيب عادة ل. تمكنت الخلايا الاصطناعية في الواقع من "ترجمتها" إلى إشارة كيميائية يمكن معالجتها بواسطة البكتيريا ، وبالتالي توسيع النطاق الحسي بشكل فعال بكتريا قولونية. تم كل هذا دون تغيير كبير في المحتوى الجيني للبكتيريا.

توسعت المجموعة نفسها ، 40 بالإضافة إلى باحثين آخرين ، 41 في هذا العمل عن طريق هندسة خلايا تركيبية يمكنها الإرسال و تلقي الرسائل الكيميائية من / إلى البكتيريا ، وإكمال حلقة الاتصال. تم ذلك عن طريق إعادة تشكيل مسارات استشعار النصاب الخلوي في الخلايا الاصطناعية ، وبالتالي تحقيق اتصال ثنائي الاتجاه. 40 تم استخدام هذا المبدأ أيضًا لهندسة الاتصال بين ثلاثة أنواع من الخلايا ، حيث تتوسط الخلايا الاصطناعية التواصل بين نوعين مختلفين من البكتيريا (الشكل 3 ب). ومن المثير للاهتمام ، أن المؤلفين استخدموا قدرة البكتيريا على التعرف على الخلايا الاصطناعية باعتبارها واحدة خاصة بهم كمقياس لتحديد مدى "شبيهة الحياة" بالخلايا الاصطناعية ، بطريقة مشابهة لاختبار تورينج للذكاء الاصطناعي. اقترح المؤلفون أن درجة الاستجابة من البكتيريا ، وهي عملية يمكن قياسها باستخدام تحليل الحمض النووي الريبي من النسخ ، يمكن استخدامها كبديل لمدى "تشابه الحياة" مع الخلايا الاصطناعية. يوضح هذا بشكل جيد بعض الآثار الفلسفية التي يمكن أن تنشأ من تهجين الخلايا الحية والاصطناعية.

قام آخرون بنشر التواصل بين مجموعات الخلايا الحية والاصطناعية لإثبات التطبيقات الوظيفية من خلال دراسات الجدوى. على سبيل المثال ، Krinsky et al. أظهروا استخدامات علاجية محتملة لهذا النهج من خلال بناء خلايا اصطناعية تصنع بروتينات مضادة للسرطان تمنع نمو الورم في المختبر وفي الجسم الحي. أدت المحاولات الناجحة لهندسة نظام الإحساس / الاستجابة للتغذية المرتدة بين الخلايا الاصطناعية والخلايا الحية أيضًا إلى تخليق الببتيدات المضادة للميكروبات التي تقتل البكتيريا المحيطة من خلال التحلل. 41 أخيرًا ، Amidi et al. اكتشفوا استخدام الخلايا الاصطناعية كمفاعلات دقيقة للقاح قابلة للبرمجة وراثيًا من خلال التعبير البروتيني الخالي من الخلايا عن المستضدات. 43 عند نشرها في الفئران ، ثبت أنها تثير استجابة مناعية.

3.2 التهجين المضمن

يتضمن وضع التهجين المضمن إنشاء خلايا هجينة من خلال التغليف المادي (الشكل 4). يمكن أن يتضمن هذا إما تغليف الخلايا الحية داخل خلايا تركيبية ، أو العكس. يمكن استخلاص تشابه مع أصل العضيات حقيقية النواة ، حيث تم تناول الكائنات الحية الحرة سابقًا بواسطة مضيف لإنتاج خلايا حقيقية النواة من خلال علاقة تكافلية متبادلة المنفعة بين الاثنين. توجد العضيات الناتجة في بيئة كيميائية فيزيائية متميزة ، مما يسمح لها بالتخصص لأداء مهام محددة. تم استخدام مقصورات شبيهة بالعضيات المضمنة في سياق خلية اصطناعية بحتة ، على سبيل المثال للنسخ والترجمة المنفصلين مكانيًا ، 44 للتفاعل الإنزيمي المستجيب للمنبهات في الخلايا المستندة إلى الحويصلة ، ولهندسة شلالات الإشارات الاصطناعية بين المقصورات. 46 يوجد الآن اتجاه ناشئ لتوسيع هذا المفهوم لإنشاء أنظمة المعيشة / التركيبية الهجينة.

التهجين المضمن. أ - ج) أمثلة لخلايا حية مغلفة في خلايا اصطناعية. أ) الخلايا حقيقية النواة المهندسة مغلفة في خلية اصطناعية تحتوي على التمثيل الغذائي الاصطناعي. أدى اقتران الخلايا الحية والخلايا الاصطناعية بهذه الطريقة إلى سلسلة إنزيمية تؤدي إلى إنتاج جزيء فلوري (ريسوروفين) داخل المفاعل الحيوي الهجين. تم تعديل الشكل بإذن من المرجع. 47. ب) صور مجهرية تظهر البلاستيدات الخضراء (حمراء) مغلفة في coacervates (الأخضر). احتفظت البلاستيدات الخضراء بقدراتها على نقل الإلكترون الناجم عن الضوء ، كما يتضح من تقليل كاشف هيل (DPIP) ، كما هو موضح في التخطيطي. تم تعديل الشكل بإذن من المرجع. 50. ج) رسم تخطيطي لعضية حاملة للكروماتوفور مستخرجة من كائن حيوي ضوئي وإدخالها في خلية اصطناعية. عند التشعيع الخفيف ، أدى ذلك إلى إنتاج ATP ، الذي يعمل على تشغيل جهاز الترجمة لإنتاج mRNA. تم تعديل الشكل بإذن من المرجع. 51. حقوق النشر 2020 ، المؤلفون. د) مثال على خلية اصطناعية مغلفة في خلية حية. تؤدي الخلايا الاصطناعية وظيفة شبيهة بالعضوية عن طريق تحطيم H.2ا2وبالتالي حماية الخلية من التأثيرات الضارة لهذا الجزيء. تم تعديل الصورة بإذن من المرجع. 54.

3.2.1 الخلايا البيولوجية المغلفة في الخلايا الاصطناعية: "المعيشة في الاصطناعية"

كانت هناك العديد من العروض التوضيحية لخلايا حية مغلفة في خلايا اصطناعية لإنشاء خلايا هجينة. على سبيل المثال ، تم استخدام جزيئات الموائع الدقيقة للقطيرات لتغليف الخلايا في حويصلات دهنية عملاقة ، مع الخلايا المغلفة التي تمت هندستها لتكون لها وظيفة تشبه العضيات. على وجه التحديد ، تم تعديل خلايا سرطان القولون للتعبير عن إنزيم يؤدي خطوة واحدة من سلسلة إنزيمية متعددة الخطوات (الشكل 4 أ). تمت معالجة المنتج الأنزيمي بعد ذلك عن طريق التمثيل الغذائي الاصطناعي المغلف في الحويصلة. بهذه الطريقة ، تعمل الخلية المغلفة كوحدة مفاعل حيوي داخل الخلايا الاصطناعية. تم توسيع هذا النهج بشكل أكبر من خلال تغليف الهندسة الوراثية بكتريا قولونية مصمم لاستشعار اللاكتات داخل الحويصلات. 48 وهكذا عملت البكتيريا كوحدة استشعار حيوي ، مما يسمح باكتشاف اللاكتات من خلال بناء الحويصلة الهجينة. في هذه الأمثلة ، لم تمنح الخلية البيولوجية وظيفة للخلية الاصطناعية فحسب ، بل قامت الخلية الاصطناعية أيضًا بحماية الخلية المغلفة من الخارج السام ، مما يدل على وجود علاقة متبادلة المنفعة. قام باحثون آخرون بتغليف الميتوكوندريا في الحويصلات 49 والبلاستيدات الخضراء القابلة للحياة في الخلايا الاصطناعية القائمة على الحشو (الشكل 4 ب) ، مما أدى إلى إمكانية مثيرة لاستخدام هذه العضيات كوحدات للبطارية الحيوية لتشغيل العمليات الكيميائية الحيوية المغلفة. أخيرًا ، في ورقة بحثية حديثة ، Altamura et al. المستخرجة من الكروماتوفورات من رودوباكتر سبيرويدس واستخدمتها كعضيات التمثيل الضوئي داخل الخلايا الاصطناعية (الشكل 4 ج). تحت الإضاءة ، حولت هذه ADP إلى ATP ، والتي بدورها تحافظ على نسخ الحمض النووي إلى mRNA ، مما يمهد الطريق للتجديد المستمر للجزيئات الحاملة للطاقة باستخدام مصدر طاقة خارجي. 51 وبالمثل ، كانت هناك جهود حديثة لملاءمة أغشية الثايلاكويد وربطها بدورة أنزيمية اصطناعية تعمل على إصلاح ثاني أكسيد الكربون داخل قطرات الماء في الزيت ، وبالتالي تحقيق تفاعل الابتنائية الضوئي في بنية تشبه الخلية. 52

3.2.2 الخلايا الاصطناعية المغلفة في الخلايا البيولوجية: "الاصطناعية في الحياة"

يمكن أيضًا عكس الشكل المعماري أعلاه ، مع إدخال عضيات اصطناعية في الخلايا الحية ، كشكل من أشكال الزرع الخلوي. حتى الآن ، اعتمدت العضيات الاصطناعية على العمليات الأنزيمية ولا تعمل مع برامج الحمض النووي المقترنة بتعبير البروتين الخالي من الخلايا.يتضمن أحد الأمثلة الرائعة على الهجينة الاصطناعية في الحياة إنشاء عضيات اصطناعية قائمة على البوليمرات تحتوي على إنزيمات قادرة على إنتاج جزيء الفلوريسنت من سلائف غير فلورية. تم تصميم هذه العضيات لتكون مستجيبة للمحفزات: تم تشغيل التدفق الجزيئي من خلال مسام البروتين المهندسة OmpF (ومن ثم تنشيط العضية) عندما تعرضت البنية لتغير في إمكانات الأكسدة والاختزال عند دخولها البيئة المكروية داخل الخلايا. بشكل مثير للإعجاب ، تبين أن هذه العضيات يمكن أن تستجيب لمستويات الجلوتاثيون داخل الخلايا وكانت وظيفية في الجسم الحي في أجنة الزرد.

وبالمثل ، فان أوبن وآخرون. استخدم نظامًا قائمًا على البوليمرات تم تشغيله باستخدام الببتيدات المخترقة للخلايا على سطحه الخارجي ، مما سهل امتصاص خلايا الكلى الجنينية البشرية وكذلك الخلايا الليفية الأولية البشرية. 54 تضم العضيات إنزيم الكاتلاز في الداخل ، مما سمح لها بتحلل الأنواع المؤكسدة التفاعلية المضافة خارجيًا ، مما يحمي الخلية من آثارها السلبية (الشكل 4 د). تم استخدام نهج مماثل ، والذي اعتمد على البوليمرات الوظيفية مع قنوات عبر الغشاء وإنزيمين مقترنين ، لتقليد البيروكسيسومات. كانت هذه العضيات قادرة على إزالة السموم من كل من جذور الأكسيد الفائق و H.2ا2. تُعد هذه الأمثلة دليلاً آخر على إمكانات العلاج بالعضيات ، بالنظر إلى أن الأنواع المؤكسدة التفاعلية بشكل عام ، ونشاط الكاتلاز المنخفض على وجه الخصوص ، يُعتقد أنها تلعب دورًا في مجموعة من الحالات الطبية بما في ذلك مرض الزهايمر ، ومرض باركنسون ، وهنتنغتون ، وأكتالازيميا ، وأمراض التمثيل الغذائي والسرطان. 55

طور باحثون آخرون عضيات اصطناعية متعددة الطبقات تتكون من كل من الجسيمات الشحمية والبوليمرات التي تحتوي على إنزيمات متميزة في طبقات مختلفة. 56 كانت هذه قادرة على أداء شلالات إنزيمية متعددة الخطوات باستخدام الجلوكوز كمادة وسيطة. يمكن استيعاب العضيات الاصطناعية بواسطة الضامة ، حيث تحافظ على نشاطها ، باستخدام مصدر داخل الخلايا للجلوكوز لبدء تفاعل شلال غريب محكوم في الخلية المضيفة. كان هناك أيضًا مثال على العضيات الاصطناعية التي تم تصميمها ل خفض بقاء الخلية من خلال إنتاج أنواع مؤكسدة تفاعلية باستخدام إنزيم الجلوكوز أوكسيديز ومواد أولية للجلوكوز. 57

أخيرًا ، في دراسة حديثة ، تم دمج مجموعة من العضيات المستندة إلى الحويصلة الاصطناعية مع وظائف متنوعة تم تشكيلها باستخدام جزيئات الموائع الدقيقة في الخلايا الحية. 58 نوع عضوي واحد يحاكي البيروكسيسومات من خلال دمج الوحدات الأنزيمية. تم تصميم نوع آخر من العضية ليعمل كوحدة إشارات مستجيبة للضوء داخل الخلايا يمكنها إطلاق مخازن الكالسيوم ، مع إمكانية العمل كعنصر تنظيمي اصطناعي. تم تصميم نوع ثالث من العضية لإضفاء إحساس مغناطيسي للمضيف ، مما يسمح للخلايا بإعادة توجيه نفسها والتحرك استجابةً لمجال مغناطيسي. المثال الأخير هو إثبات قوي لإدماج وظائف جديدة تمامًا وغير جوهرية لم توجد بطريقة أخرى في الخلايا المضيفة.

3.3 التهجين الشبكي

يتضمن وضع التهجين الشبكي خلايا اصطناعية وبيولوجية منفصلة مترابطة ماديًا مع بعضها البعض في ترتيب مكاني مميز. حتى الآن ، لم يكن هناك سوى عدد قليل من الأمثلة على ذلك ، الموضحة أدناه. هذا على عكس الشبكات المترابطة للخلايا الاصطناعية البحتة ، والتي يوجد منها المزيد من الأمثلة ، بما في ذلك إنشاء شبكات شبيهة بالأنسجة ذاتية الطي تتكون من آلاف الأجزاء المرتبطة بالطبقة الثنائية ، 59 تعبيرًا جينيًا ينشط بالضوء في خلايا فردية من نسيج اصطناعي ، 60 مقصورة خلوية اصطناعية متصلة بالشبكة لتفعيل الدواء الأولي وإطلاقه ، 61 ومجموعات بروتينية مستجيبة للحرارة قادرة على التمدد والتقلص الدوري. 30 ج

من الأمثلة القليلة على الهياكل الشبكية الحية / الاصطناعية المختلطة خلايا اصطناعية وبيولوجية تتواصل مع بعضها البعض بطريقة تعتمد على اتصالها الهندسي الدقيق. 62 في هذا العمل ، استندت الأجزاء المتصلة بالشبكة إلى قطرات الماء في الزيت التي تم توصيلها في سلسلة خطية. تحتوي القطرات الموجودة في الشبكة إما على الكائنات الحية بكتريا قولونية أو نظام تعبير خالٍ من الخلايا وبرنامج DNA. تم تصميم كل من الخلايا الاصطناعية والبيولوجية لامتلاك جينومات يمكن أن تنتج جزيئات محفزة أو تستجيب لها من خلال تعبير GFP ، مع تنظيم آلية الاستشعار من خلال مشغل لوكس. كان المؤلفون قادرين على الحصول على تعبير جيني يعتمد على الموضع باستخدام تدرج مورفوجين ، وبالتالي خلق شكل من أشكال تمايز الخلايا الاصطناعية الذي تم تحديده من خلال موقعهم بالنسبة لجيرانهم.

مثال آخر تضمن استخدام نمط الموجة الواقفة الصوتية لربط الخلايا الاصطناعية القائمة على الحويصلة والبكتيريا. 63 مكّنت هذه التقنية من التحكم في الأشكال الهندسية ، والأبعاد الشبكية ، وشغل المصائد للهياكل. باستخدام هذا الإعداد ، يمكن للمؤلفين تكوين شبكات من الخلايا الاصطناعية التي أنتجت H.2ا2 من خلال شلال إنزيمي. ثم ينتشر منتج التفاعل هذا من خلال مسام البروتين المدمجة إلى المجاور بكتريا قولونية الخلايا ، مما يؤدي إلى موت الخلايا. تم توسيع هذا النهج لهندسة الاتصال بين شبكات 1D و 2D من الخلايا الاصطناعية وخلايا الدم الحمراء. 64 نظامًا مشابهًا يشتمل على بروتينات موجبة الشحنة ، والتي تُظهر تفاعلًا مبرمجًا يعتمد على درجة الحرارة والملح مع الكائنات الحية بكتريا قولونية، تم تطويره. 65 وقد ثبت أن هذه الكائنات قادرة على التقاط وإطلاق الميكروبات من سطح الغروانية بطريقة تستجيب للمحفزات. أخيرًا ، كانت هناك جهود لتوليد مواد هجينة ممتدة تشبه الأنسجة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد للأنسجة الاصطناعية المكونة من هيكل خلية اصطناعية مغلف بغشاء دهني. احتوت هذه التركيبات على خلايا ثديية مضمنة ، وهي طريقة تسمح بنمذجة عالية الحل للخلايا داخل مادة مطبوعة ولها تطبيقات محتملة في الطب التجديدي. 66


تسمح الآلية المعجزة للخلايا النباتية بالتوزيع المباشر لهرمون النمو أوكسين

الصورة: بريس بيندا

نجح ليدن والباحثون النمساويون في الكشف عن كيفية انتقال خلية نباتية لهرمون النمو أوكسين بطريقة اتجاهية إلى الخلية التالية. يبدو أن ثلاثة بروتينات تتشبث معًا في حزمة ضرورية لعملية النقل المهمة هذه. يقول البروفيسور ريمكو أوفرينجا: "هذا الاكتشاف يحل جزءًا مهمًا من اللغز".

يمكن اعتبار هرمون الأوكسين محرك نمو النبات. يحدد Auxin كيف وأين ينمو النبات ، في كل من البراعم والجذور. لكن كيف ينتهي هرمون النمو هذا في الأماكن الصحيحة من النبات؟ حتى الآن ، كان معروفًا أن بروتينات النقل تنقل الأكسين من خلية إلى أخرى. هذه البروتينات هي نوع من القنوات الصغيرة المتحركة في غشاء الخلية - "السطح الخارجي" للخلية.

يقول Remko Offringa ، أستاذ علم الوراثة التنموية للنبات: "تخيل خلية نباتية كصندوق مستطيل". "تتجمع بروتينات النقل عند أحد الأسطح الخارجية الأربعة لتمرير الأكسين بطريقة اتجاهية إلى الخلية التالية. ثم تقوم هذه الخلية بتمرير الأكسين بنفس الطريقة إلى الخلية التالية." هذه هي الطريقة التي يضمن بها النبات نقل الأوكسين من الخلايا المنتجة للهرمونات إلى الخلايا التي يحدث فيها النمو.

في وقت سابق ، اكتشفت مجموعة Offringa أن ما يسمى ببروتينات كيناز تسمي بروتينات النقل بمجموعات الفوسفات. تحدد هذه العلامات في أي جانب من الخلية تتجمع فيه بروتينات النقل وبالتالي في أي اتجاه يتم ضخ الأكسين.

قصة واضحة ، كما تعتقد. ومع ذلك ، لا يزال هناك شيء مفقود ، كما يقول Offringa. "كيف يحدث تراكم بروتينات النقل على جانب واحد من غشاء الخلية؟ بالاشتراك مع زملاء من معهد العلوم والتكنولوجيا النمساوي ، اكتشفنا حلقة مفقودة مهمة في هذه العملية." نشر الفريق هذا الاكتشاف في عدد مارس من المجلة الشهيرة علم الأحياء الحالي.

تكمن المشكلة في بروتينات النقل. توجد هذه في غشاء الخلية النباتية ويمكن أن تتحرك داخل هذا الغشاء. لذلك لا يمكن العثور على البروتينات فقط في أعلى أو أسفل الخلية ولكن أيضًا في الجوانب. "لقد اكتشفنا أن هناك مجموعة أخرى من البروتينات تشارك في هذه العملية ، وهي بروتينات MAB. يتفاعل بروتين MAB واحد مع بروتين نقل محدد وبروتين كيناز ليشكل نوعًا من التكتل. نظرًا لأن هذه المجموعة ضخمة نوعًا ما ، فهي فقط يتحرك ببطء في الغشاء ويبقى على الجانب الصحيح من الخلية.

أظهر الباحثون ذلك من خلال مقارنة الخلايا النباتية الطبيعية مع الخلايا النباتية الطافرة التي إما تفتقر إلى بروتينات كيناز أو بروتينات MAB. في الحالتين الأخيرتين ، لم يكن هناك تراكم لبروتينات النقل على جانب واحد من الخلية. وهكذا أثبت الباحثون أن كلاً من بروتينات الكيناز و MAB ضرورية للنقل الصحيح للأوكسين.

يقول Offringa: "إن منشوراتنا هي مثال جيد لكيفية عمل العلم". "لقد كنت أعمل مع جيري فريمل ، زعيم المجموعة النمساوية ، منذ ما يقرب من 20 عامًا ، لذا فأنا أعرفه جيدًا. لكننا كنا نبحث عن بروتينات MAB بشكل مستقل عن بعضنا البعض. خلال أحد المؤتمرات ، اكتشفنا أننا كانوا يعملون على نفس الموضوع. ثم أصبح من الواضح أن بياناتنا تكمل بعضها البعض ". بالنسبة إلى Offringa ، كان العمل معًا هو المتابعة المنطقية الوحيدة. "كان من الممكن أن نختار أن ينشر كل منا بمفرده ، ولكن بعد ذلك سيكون لدينا قصة غير مكتملة. من خلال دمج بياناتنا ، يكون لدينا منشور أقوى بكثير ويحصل الجميع على التقدير الذي يستحقونه."


ما هي الآلية (الآليات) التي تمنع الخلايا من الاندماج في الجسم الحي؟ - مادة الاحياء

أدى اكتشاف وتطوير البروتينات الفلورية من مجموعة واسعة من الكائنات البحرية على مدى العقد الماضي إلى ثورة في دراسة سلوك الخلية من خلال توفير علامات ملائمة للتعبير الجيني واستهداف البروتين في الخلايا والكائنات الحية. أكثر هذه البروتينات الفلورية استخدامًا على نطاق واسع ، وهو بروتين الفلورسنت الأخضر (GFP) المعزول لأول مرة من قنديل البحر Aequorea victoria ، يمكن ربطه فعليًا بأي بروتين مهم ولا يزال يتم طيه في جزيء الفلورسنت. يمكن استخدام منتج الاندماج GFP الناتج لتوطين البروتينات غير المعهودة سابقًا أو لتصور البروتينات المعروفة وتتبعها لفهم الأحداث الخلوية بشكل أكبر. تم تحفيز استخدام البروتينات الفلورية كأداة طفيفة التوغل لدراسة ديناميات البروتين ووظيفته من خلال هندسة المتغيرات الجينية مع تحسين السطوع والثبات الضوئي وخصائص التعبير (انظر الشكل 1). يمكن تصوير الخلايا التي تعبر عن المنتجات الجينية الموسومة ببروتينات الفلورسنت بكثافة إضاءة منخفضة على مدار عدة ساعات لتوفير معلومات مفيدة حول التغيرات في توزيع الحالة المستقرة للبروتين بمرور الوقت.

مقدمة للبروتينات الفلورية - أدى اكتشاف البروتين الفلوري الأخضر في أوائل الستينيات من القرن الماضي في نهاية المطاف إلى عصر جديد في بيولوجيا الخلية من خلال تمكين الباحثين من تطبيق طرق الاستنساخ الجزيئي ، ودمج جزء الفلوروفور في مجموعة متنوعة من أهداف البروتين والإنزيم ، من أجل المراقبة العمليات الخلوية في الأنظمة الحية باستخدام المجهر الضوئي والمنهجية ذات الصلة. عند اقترانه بالتطورات التقنية الحديثة في التألق واسع النطاق والفحص المجهري متحد البؤر ، بما في ذلك الكاميرات الرقمية فائقة السرعة ذات الإضاءة المنخفضة وأنظمة التحكم بالليزر متعددة المسارات ، أظهر البروتين الفلوري الأخضر ومشتقاته الوراثية المتغيرة الألوان خدمة لا تقدر بثمن في عدة آلاف من تجارب التصوير بالخلايا الحية .

لوحة ألوان البروتين الفلوريسنت - تم تطوير مجموعة واسعة من المتغيرات الجينية للبروتين الفلوري على مدى السنوات العديدة الماضية والتي تتميز بملفات طيفية لانبعاث الفلورسنت تغطي طيف الضوء المرئي بأكمله تقريبًا. أدت جهود الطفرات المكثفة في بروتين قنديل البحر الأصلي إلى تحقيقات فلورية جديدة تتراوح في اللون من الأزرق إلى الأصفر وهي من أكثر جزيئات المراسل المستخدمة على نطاق واسع في الأبحاث البيولوجية. تم تطوير البروتينات الفلورية ذات الطول الموجي الأطول ، التي تنبعث في المناطق الطيفية البرتقالية والحمراء ، من شقائق النعمان البحرية Discosoma striata والشعاب المرجانية التي تنتمي إلى فئة Anthozoa. لا يزال تم تعدين أنواع أخرى لإنتاج بروتينات مماثلة لها انبعاث مضان سماوي وأخضر وأصفر وبرتقالي وأحمر وأحمر بعيد. جهود البحث التنموي جارية لتحسين سطوع واستقرار البروتينات الفلورية ، وبالتالي تحسين فائدتها الإجمالية.

البروتينات الفلورية المشتقة من Aequorea victoria - في العقد الماضي فقط شهدنا توسعًا ملحوظًا حقًا في لوحة البروتينات الفلورية المستندة إلى Aequorea ، مدفوعة إلى حد كبير بالدراسات المبتكرة من مختبر Roger Tsien. لدينا الآن بروتينات قنديل البحر التي تمتد على جزء 80 نانومتر من الطيف المرئي من الأزرق الغامق إلى الأصفر والأخضر ، مما يوفر مجموعة واسعة من العلامات المشفرة وراثيا للدراسات في بيولوجيا الخلية. تم تعديل معظم البروتينات الفلورية المستخدمة بشكل شائع اليوم من خلال الطفرات لتحسين تعبيرها في الأنظمة البيولوجية. لا شك أن الجهود المستمرة باستخدام مناهج التطور الموجه ستحسن الخصائص الطيفية ، واستقرار الضوء ، ووقت النضج ، والسطوع ، ومقاومة الأحماض ، وفائدة علامات البروتين الفلوريسنت للتصوير الخلوي.

بروتينات الأنثوزوا الفلورية - على الرغم من توفر المرشحين الواعدين الآن في كل فئة طيفية لبروتين الأنثوزوا الفلوري ، في معظم الحالات لا يوجد مكافئ لـ EGFP ، من حيث الثبات الضوئي ومجالات الأداء الحرجة الأخرى (باستثناء استقرار الأس الهيدروجيني). تتميز الإضافات الجديدة إلى المنطقة الزرقاء والسماوية بسطوع واستقرار ضوئي محسنين بشكل كبير ، وأي من البروتينات الفلورية البرتقالية هي خيارات ممتازة للتصوير متعدد الألوان طويل المدى. بالإضافة إلى ذلك ، على الرغم من أن الثبات الضوئي أكثر إشراقًا من EGFP ، إلا أنه لا يزال دون المستوى الأمثل بالنسبة لبروتينات الفلورسنت الصفراء ، في حين أن المتغيرات الحمراء والبعيدة الأحمر هي من بين الأكثر خافتة في جميع الفئات الطيفية. ومما يزيد المشكلة تعقيدًا هو احتمال وجود مصنوعات التجميع بسبب البروتينات الضعيفة القابلة للطي ، بغض النظر عن الطبقة الطيفية أو الخصائص الأحادية المفترضة. بالنظر إلى أن معظم هذه البروتينات قد تم إدخالها فقط في العامين الماضيين ، فإننا لا نزال متفائلين بأنه في المستقبل ، ستصبح الإضافات الساطعة والقابلة للضوء متاحة لجميع الفئات الطيفية.

معلمات التصوير للبروتينات الفلورية - الطيف الواسع من البروتينات الفلورية ومشتقاتها التي تم الكشف عنها حتى الآن متعددة الاستخدامات وقد تم استخدامها بنجاح في كل تخصص بيولوجي تقريبًا من علم الأحياء الدقيقة إلى فسيولوجيا الأنظمة. أثبتت هذه المجسات الفريدة أنها مفيدة للغاية كمراسلين لدراسات التعبير الجيني في كل من الخلايا المستنبتة والحيوانات بأكملها. في الخلايا الحية ، يتم استخدام البروتينات الفلورية بشكل شائع لتتبع توطين وديناميات البروتينات والعضيات والمقصورات الخلوية الأخرى ، بالإضافة إلى تتبع تهريب البروتين داخل الخلايا. يتم إنجاز التصوير الكمي للبروتينات الفلورية بسهولة باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات ، بما في ذلك الفحص المجهري واسع النطاق ، ومتحد البؤر ، ومتعدد الفوتون ، لتوفير نافذة فريدة لفضح تعقيدات البنية الخلوية والوظيفة.

بروتينات الفلورسنت الضوئية المضيئة - حوامل البروتين التي يمكن تنشيطها لبدء انبعاث مضان من حالة هادئة (عملية تعرف باسم التنشيط الضوئي) ، أو يمكن تحويلها بصريًا من عرض نطاق انبعاث مضيء إلى آخر (تحويل ضوئي) ، ربما تمثل أكثر الأشياء الواعدة نهج للتحقيق في الجسم الحي لأعمار البروتين ، والنقل ، ومعدلات الدوران. تُعرف البروتينات الفلورية المُفعَّلة ضوئيًا بشكل مناسب بالمُظلات الجزيئية أو الضوئية ، بشكل عام قليلة أو معدومة من التألق الأولي تحت الإثارة عند طول موجة التصوير ، ولكنها تزيد بشكل كبير من شدة التألق بعد التنشيط عن طريق التشعيع عند طول موجي مختلف (أقل عادةً). من ناحية أخرى ، تخضع أدوات التظليل الضوئية للتحويل الضوئي لتغيير في ملف عرض النطاق الترددي لانبعاث التألق عند التغييرات التي تحدث بصريًا في حامل اللون. تؤدي هذه التأثيرات إلى تسليط الضوء المباشر والتحكم على التجمعات الجزيئية المتميزة داخل الخلية.

اعتبارات عملية لاستخدام البروتينات الفلورية - البروتينات الفلورية هي مجسات تصوير متعددة الاستخدامات وقد تم استخدامها بنجاح في كل تخصص بيولوجي تقريبًا بدءًا من علم الأحياء الدقيقة إلى فسيولوجيا الأنظمة. هذه المجسات المنتشرة في كل مكان مفيدة للغاية كمراسلين لدراسات التعبير الجيني في الخلايا المستنبتة والأنسجة المستأصلة والحيوانات بأكملها. في الخلايا الحية ، تُستخدم البروتينات الفلورية بشكل شائع لتتبع توطين وديناميكيات البروتينات والعضيات والمقصورات الخلوية الأخرى ، بينما يمكن استخدامها أيضًا لتقييم تفاعلات البروتين والبروتين من خلال استخدام تقنيات نقل طاقة الرنين (FRET). تقدم هذه المراجعة بعض النصائح العامة للجوانب العملية لاستخدام وتصوير البروتين الفلوري الأخضر المحسن (EGFP) والأعضاء الأحدث في لوحة الألوان.

دروس جافا التفاعلية

اختيار مجموعات المرشح للبروتينات الفلورية - يجب اختيار مجموعات مرشح التألق المصممة لتصوير البروتينات الفلورية بعناية لتعظيم مستوى شدة الانبعاث المقدمة للكاشف مع تقليل عدد الفوتونات غير المرغوب فيها في نفس الوقت من التألق الذاتي أو النزف من خلال الفلوروفورات الأخرى. توفر الملامح الطيفية للامتصاص والانبعاث التي تعرضها معظم البروتينات الفلورية مجموعة واسعة من الخيارات في المرشحات ، والتي عادة ما يتم تحسينها للاستخدام مع نظام كشف محدد (عين بشرية ، كاميرا رقمية ، أو مضخم ضوئي). تم تصميم هذا البرنامج التعليمي التفاعلي لتمكين تحديد معلمات المرشح الحرجة ، بما في ذلك الطول الموجي المركزي ومنطقة عرض النطاق الترددي وطول موجة قطع المرآة ثنائية اللون ، والتي تعد ضرورية لتصوير البروتينات الفلورية.

اختيار البروتينات الفلورية لتجارب العلامات المزدوجة - غالبًا ما تتطلب الإثارة الواسعة والملامح الطيفية للانبعاثات التي تظهرها البروتينات الفلورية ومتغيراتها الوراثية المتغيرة اللون اعتبارات متخصصة عند تصميم تجارب تصوير الخلايا الحية باستخدام اثنين أو أكثر من هذه المجسات الفريدة في وقت واحد. مصدر القلق الأساسي هو التحف المحتملة للنزف الناتجة عن درجة كبيرة من التداخل الطيفي للانبعاثات التي تظهر عادة بواسطة تركيبات البروتين الفلوري. يستكشف هذا البرنامج التعليمي التفاعلي مطابقة البروتينات الفلورية لتحقيقات وضع العلامات المزدوجة فيما يتعلق بعرض النطاق الترددي الطيفي والتداخل ، وكفاءة الإثارة ، وأبعاد نافذة الانبعاث ، والمعلمات الأخرى اللازمة لتصميم التجارب المنطقية.

نقل طاقة الرنين الفلوري مع البروتينات الفلورية - يتم تطبيق البروتينات الفلورية بشكل متزايد كمجسات غير غازية في الخلايا الحية نظرًا لقدرتها على الانصهار وراثيًا إلى البروتينات ذات الأهمية لإجراء تحقيقات في التوطين والنقل والديناميكيات. بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر الخصائص الطيفية للبروتينات الفلورية مثالية لقياس إمكانية التفاعلات الجزيئية داخل الخلايا باستخدام تقنية F rster (أو التألق) المجهري لنقل طاقة الرنين (FRET).نظرًا لأن نقل الطاقة يقتصر على مسافات تقل عن 10 نانومتر ، فإن اكتشاف FRET يوفر معلومات قيمة حول العلاقات المكانية لبروتينات الاندماج على مقياس الدقة الفرعية. يستكشف هذا البرنامج التعليمي التفاعلي مجموعات مختلفة من البروتينات الفلورية كشركاء محتملين لـ FRET ويوفر معلومات حول معلمات نقل طاقة الرنين الحرجة ، بالإضافة إلى اقتراحات لمرشح بصري مجهري وتكوين مصدر الضوء.

البروتينات الفلورية الضوئية المضيئة - تعرض البروتينات الفلورية المُفعَّلة ضوئيًا بشكل عام القليل من التألق الأولي أو عدم وجوده على الإطلاق تحت الإثارة عند طول موجة التصوير ، ولكنها تزيد بشكل كبير من شدة التألق بعد التنشيط عن طريق التشعيع عند طول موجي مختلف (أقل عادةً). من ناحية أخرى ، تخضع أدوات التظليل الضوئية للتحويل الضوئي لتغيير في ملف عرض النطاق الترددي لانبعاث التألق عند التغييرات التي تحدث بصريًا في حامل اللون. يستكشف هذا البرنامج التعليمي التفاعلي التحويل البصري للعديد من تحقيقات أداة التمييز المفيدة ويحاكي كيفية عرض هذه البروتينات في مجهر متحد البؤر الفعلي.

آليات نضج البروتين الفلوري للبروتين الفلوريسنت - التكوين التحفيزي الذاتي للفلوروفور (يشار إليه أيضًا باسم حامل الصبغي) داخل البيئة المحمية للعمود الفقري متعدد الببتيد أثناء نضوج البروتين الفلوري يتبع آلية موحدة بشكل مدهش ، خاصة بالنظر إلى الأصول الطبيعية المتنوعة لهذه المسابير البيولوجية المفيدة. بعد التوليف بفترة وجيزة ، تنضج معظم البروتينات الفلورية ببطء من خلال عملية متعددة الخطوات تتكون من الطي ، حلقة الفلوروفور الأولية ، والتعديلات اللاحقة للفلوروفور. تعتمد الخصائص الطيفية للبروتينات الفلورية على بنية الفلوروفور بالإضافة إلى التفاعلات الموضعية لبقايا الأحماض الأمينية في المنطقة المجاورة مباشرة ، وفي بعض الحالات ، البقايا البعيدة عن الفلوروفور. تستكشف البرامج التعليمية التفاعلية في هذا القسم تكوين الفلوروفور في مجموعة متنوعة من البروتينات الفلورية المتنوعة طيفيًا المستخلصة من الدراسات البلورية.

PA-GFP Chromophore Photoactivation - تم فحص الخصائص الفيزيائية الضوئية الفريدة للغاية للبروتين الفلوري الأخضر من النوع البري (النوع البري GFP) بدقة خلال منتصف التسعينيات ، وعمل كأساس لإنشاء أول أداة تمييز بصرية مفيدة مصممة خصيصًا دراسات التنشيط الضوئي. يُطلق عليه PA-GFP (لـ P hoto A ctivatable G reen F luorescent P rotein) ، تم تطوير هذا التمييز البصري من خلال تحسين كفاءة التحويل الضوئي لحامل اللون الأصلي من شكل محايد في الغالب إلى نوع أنيوني في طابعه. من خلال استبدال ثريونين في الموضع 203 ببقايا هيستيدين (T203H) في GFP من النوع البري ، أنتج الباحثون متغيرًا له امتصاص ضئيل في المنطقة بين 450 و 550 نانومتر ، وبالتالي تعزيز التباين بشكل كبير بين الأنواع غير النشطة والمفعّلة.

Dronpa Fluorescent Protein Chromophore Photoswitching - يُدعى البروتين الفلوري الأكثر بروزًا والأكثر دراية والذي تمت دراسته جيدًا باسم Dronpa (سمي على اسم اندماج مصطلح Ninja للتلاشي والتنشيط الضوئي) ، وهو متغير أحادي مشتق من رباعي الحجر المرجاني. يُظهر بروتين Dronpa الفلوري حدًا أقصى للامتصاص عند 503 نانومتر (ناشئ من chromophore الأنيوني المنفصل) مع ذروة طفيفة عند 390 نانومتر (من chromophore المحايد البروتوني). ينبعث chromophore الأنيوني مضانًا أخضر بحد أقصى 518 نانومتر وله مستوى سطوع يقارب 2.5 مرة من EGFP. يحدث التبديل الضوئي لـ Dronpa جزئيًا عن طريق التحويل البيني بين الأشكال المنبثقة (على الحالة الساطعة) والأشكال البروتونية (خارج الحالة المظلمة). تدفع الإضاءة عند 488 نانومترًا Dronpa إلى الأنواع المظلمة ، وبعد ذلك يمكن إعادة تشغيل البروتين الفلوري مرة أخرى بإضاءة قصيرة عند 405 نانومتر. يمكن تكرار هذه الدورة عدة مئات من المرات دون تبييض ضوئي كبير.

التحويل الضوئي لـ Kaede / Eos Highlighters - تشمل إحدى أكثر الفئات فائدة من أدوات التمييز الضوئية العدد المتزايد من البروتينات الفلورية التي تم الإبلاغ عنها للخضوع لعملية تحويل ضوئي من طول موجي انبعاث إلى آخر. على عكس البروتينات الفلورية القابلة للتنشيط الضوئي ، يتم تعقب هذه المجسات وتصويرها بسهولة في حالة انبعاثها الأصلية قبل التحويل الضوئي ، مما يسهل تحديد المناطق واختيارها للتمييز البصري. كان أول تقرير عن أداة تمييز قابلة للتحويل الضوئي عبارة عن بروتين فلورسنت رباعي معزول من الشعاب المرجانية الصخرية المفتوحة ، Trachyphyllia geoffroyi ، والتي يمكن تحويلها ضوئيًا من انبعاث التألق الأخضر إلى الأحمر عن طريق الإضاءة بالأشعة فوق البنفسجية. كان اكتشاف قلم التظليل صدفة ، وكذلك العديد من الاكتشافات المهمة. حدث ذلك عندما ترك الباحثون عن طريق الخطأ أنبوب اختبار يحتوي على البروتين على مقعد معمل بالقرب من نافذة ، ثم لاحظوا بذكاء التحول من اللون الأخضر إلى الأحمر. دفع الانتقال اللوني غير المعتاد الباحثين إلى تسمية البروتين Kaede ، على اسم أوراق شجرة القيقب اليابانية التي تتحول من الأخضر إلى الأحمر في الخريف.

نقل البروتون المتحمس - من بين أكثر الميزات الفريدة للبروتين الفلوري الأخضر من النوع البري (wt-GFP) حقيقة أن الإضاءة إما بالأشعة فوق البنفسجية أو الضوء الأزرق السماوي تؤدي إلى مضان أخضر له طول موجي أقصى يبلغ حوالي 507 نانومتر. يتميز طيف الامتصاص ثنائي النسق للوزن GFP بقمة كبيرة عند 395 نانومتر (النطاق A) وقمة أصغر بكثير عند 475 نانومتر (النطاق B). يتوافق النطاق B الأصغر مع حامل اللون الأنيوني ، والذي يوضح الفيزياء الضوئية الطبيعية ، بينما يتوافق النطاق A السائد مع حامل اللون المحايد الذي يُتوقع منه عادةً إصدار ضوء أزرق (يبلغ ذروته حوالي 450 نانومتر) عند الإثارة في الأشعة فوق البنفسجية. ومع ذلك ، عند الإثارة بضوء يتراوح من 370 إلى 400 نانومتر ، تصبح بقايا التيروزين في الكروموفور المحايد لـ wt-GFP حمضًا قويًا وتنقل بروتونًا عبر شبكة روابط هيدروجينية جديدة لتوليد أنيون حالة متحمس (عملية تعرف باسم متحمس -حالة نقل البروتون ESPT). إنه الشكل الأنيوني للكروموفور الذي ينبعث منه الضوء الأخضر.

مصادر الأدب

المراجع العامة للبروتين الفلوريسنت - يتم تحويل تخصصات البيولوجيا الخلوية والجزيئية بسرعة وبشكل كبير من خلال تطبيق البروتينات الفلورية التي تم تطويرها من الكائنات البحرية كعلامات اندماج لتتبع سلوك البروتين في الخلايا الحية. يمكن ربط أكثر هذه المجسات استخدامًا ، وهو بروتين الفلوريسنت الأخضر ، بأي هدف محل اهتمام تقريبًا ولا يزال يتم طيه ليصبح نوعًا من الأنواع الفلورية القابلة للحياة. يمكن استخدام الكيميرا الناتجة لتوطين البروتينات غير المعهودة سابقًا أو لتصور البروتينات المعروفة وتتبعها لفهم الأحداث الحرجة على المستويين الخلوي والجزيئي بشكل أكبر. يحتوي هذا القسم على ببليوغرافيا لمصادر الأدب لمقالات المراجعة وتقارير البحث الأصلية حول الاكتشاف والتطبيقات والتطوير المستمر لبروتينات الفلورسنت.

المكتبة المرجعية للبروتين الفلوريسنت في الحرم الجامعي ZEISS - إن تطبيق فئة متزايدة من البروتينات الفلورية القادرة على تكوين حامل لون داخلي لمراقبة الخلايا والحيوانات الحية قد أطلق بمفرده تقريبًا وغذى حقبة جديدة في علم الأحياء والطب. زودت أدوات البحث القوية هذه الباحثين بآلية دمج مسبار بصري مشفر وراثيًا لمجموعة متنوعة غير محدودة عمليًا من أهداف البروتين من أجل فحص الأنظمة الحية باستخدام الفحص المجهري الفلوري والتكنولوجيا ذات الصلة. تشير المراجع المدرجة أدناه إلى مقالات المراجعة التي يجب أن توفر نقطة البداية لفهم شامل لتكنولوجيا البروتين الفلوري.

مراجع البروتين الحيوي الفلوريسنت - من خلال الاقتران المباشر بين التقنية المجهرية المتقدمة لنقل طاقة الرنين الفلوري (FRET) إلى البروتين الفلوري الأخضر المنتشر ومتغيراته متعددة الأطياف المدمجة مع البوليمرات الحيوية المختارة ، ابتكر الباحثون المبتكرون فئة جديدة من المستشعرات الحيوية القادرة على توضيح آليات الإشارة ، الانقسام الأنزيمي ، والوظائف الحاسمة الأخرى في الخلايا الحية. يعرض هذا القسم ببليوغرافيا لمصادر الأدب لمقالات المراجعة وتقارير البحث الأصلية حول البناء والتطبيقات والتطوير المستمر لبروتينات المستشعر الحيوي الفلورية.

المراجع الضوئية للبروتين الفلوريسنت - القدرة على بدء أو تغيير ملفات تعريف انبعاث التألق بشكل انتقائي في بروتينات تمييز ضوئي للتحويل الضوئي تجعل هذه المجسات كأدوات ممتازة لاستكشاف سلوك البروتين في الخلايا الحية. نظرًا لأن شدة التألق (أو طيف الألوان) لأدوات التمييز تحدث فقط بعد التحويل بوساطة الفوتون ، تظل تجمعات البروتين غير النشطة ضوئيًا المركبة حديثًا غير ملحوظة ولا تؤدي إلى تعقيد النتائج التجريبية. يسرد هذا القسم مصادر لمقالات المراجعة وتقارير البحث الأصلية حول بروتينات الفلورسنت المضيئة الضوئية.

مراجع التبييض الضوئي للبروتين الفلوريسنت - يتم تحويل مجال بيولوجيا الخلية بسرعة من خلال تطبيق البروتينات الفلورية كعلامات اندماج لتتبع السلوك الديناميكي في الخلايا الحية. في هذا الصدد ، غالبًا ما يتم استخدام الانتعاش الفلوري بعد التبييض الضوئي (FRAP) للتدمير الانتقائي لجزيئات الفلورسنت داخل منطقة ذات أهمية باستخدام ليزر عالي الكثافة ، متبوعًا بمراقبة استعادة جزيئات الفلورسنت الجديدة في المنطقة المبيضة على مدى فترة زمنية مع ضوء الليزر منخفض الكثافة. يمكن استخدام المعلومات الناتجة لتحديد الخصائص الحركية ، بما في ذلك معامل الانتشار والجزء المتحرك ومعدل النقل للجزيئات ذات العلامات الفلورية. تشير المراجع المختارة في هذا القسم إلى مصادر الأدبيات الهامة للحصول على معلومات حول FRAP ببروتينات الفلورسنت.

مراجع البروتين الفلوريسنت FRET - يعد فهم التفاعلات الديناميكية بين البروتينات داخل الخلايا الحية أمرًا أساسيًا للمعرفة الأساسية بالمفاهيم الأساسية التي توجه البيولوجيا الجزيئية والخلوية. على مدى السنوات القليلة الماضية ، أدى التطور السريع للبروتينات الفلورية وتطبيقها كمنتجات اندماج وأجهزة استشعار حيوية إلى توسيع مجموعة الأدوات الجزيئية المتاحة للتحقيق في ألغاز علم وظائف الأعضاء الخلوية وعلم الأمراض. في هذا الصدد ، يظهر نقل طاقة الرنين الفلوري (أو F rster) كأسلوب قوي للفحص المجهري البصري لفحص العمليات الفسيولوجية ذات الدقة الزمانية والمكانية العالية. تسلط المراجع المدرجة في هذا القسم الضوء على مصادر الأدبيات الهامة لمقالات المراجعة وتقارير البحث الأصلية حول بناء وتطبيقات البروتينات الفلورية لتجارب نقل طاقة الرنين.

التعليم المستند إلى الإنترنت على البروتينات الفلورية - على الرغم من النمو الهائل للإنترنت (من حيث شبكة الويب العالمية) كمورد إعلامي للأدبيات العلمية الأصلية المتعلقة بتحقيقات البروتين الفلوريسنت ، لا يزال هناك فراغ واضح في مواقع الويب التعليمية المستهدفة في البداية الطلاب والمبتدئين في هذا المجال. لمعالجة هذه المشكلة ، تحوّل المواقع التعليمية المخصصة للفحص المجهري البصري والتصوير الرقمي التي يتم إنشاؤها واستضافتها في جامعة ولاية فلوريدا انتباهها إلى زيادة تطبيق البروتينات الفلورية لدراسات التصوير بالخلايا الحية. ينصب التركيز الأساسي لهذا الجهد على إنشاء أقسام جديدة من المواقع التي تتناول بنية وخصائص البروتينات الفلورية بالإضافة إلى تحسين فائدتها في تجارب التصوير.

موارد الإنترنت

مصادر تجارية متجه البروتين الفلوريسنت - مجموعة متنوعة من البروتينات الفلورية ، متوفرة كنواقل بلازميد الحمض النووي المؤتلف المصممة لترنسفكأيشن الخلايا الثديية أو تحول البكتيريا ، متاحة تجارياً من عدد من الموزعين. تم تحسين الترميز الأمثل لمعظم النواقل التي تحتوي على تسلسل الحمض النووي للبروتين الفلوري للتعبير في خلايا الثدييات وتحتوي على جينات المضادات الحيوية لانتقاء المسوخات المستقرة التي لها مستويات تعبير ثابتة نسبيًا. غالبًا ما تحتوي النواقل على متواليات استنساخ متعددة تمكن الباحثين من إدخال الجينات التي تهمهم بسهولة للاندماج في البروتين الفلوري. تشمل السمات الشائعة الأخرى في نواقل البروتين الفلوريسنت محفز الفيروس المضخم للخلايا البشري (CMV) ، وموقع بدء ترجمة كوزاك ، وإشارة ارتباط الحمض النووي الريبي المرسال المبكر ، وجين المضاد الحيوي البكتيري.

تصوير الخلية الحية - أحد الأهداف الرئيسية في علوم الحياة هو فهم بنية ووظيفة وسلوك الكائنات الحية ، ومع التطورات المتطورة في التكنولوجيا ، مثل تطوير مجسات مجهرية متحد البؤر وتحقيقات الفلورسنت ، أصبح من الممكن متابعة هذا الهدف على المستويين الخلوي وشبه الخلوي. ومع ذلك ، فإن العمل مع الخلايا الحية وتصويرها يمكن أن يكون مهمة معقدة ، إن لم تكن شاقة ، لعلماء الميكروسكوب الذين ليسوا على دراية بالتقنيات والأدوات المتاحة. فيما يلي مجموعة من الموارد التي تقدم لمحات عامة ومعلومات أساسية ومنتديات تفاعلية وأسئلة متكررة وبروتوكولات وتلميحات من شأنها أن تساعد أي اختصاصي ميكروسكوب يحاول الدخول في هذا المجال المهم والمزدهر.

غرف العينات المجهرية - تتطلب متطلبات الفحص المجهري متحد البؤر الحديث ، وخاصة تلك التي تنطوي على تصوير الخلايا والأنسجة الحية ، أن يتخذ الباحثون احتياطات خاصة مع عيناتهم. في الواقع ، الشرائح المجهرية البسيطة غير مناسبة للعديد من التطبيقات ، مما أدى إلى تطوير مجموعة واسعة من غرف العينات ، والتي يمكن أن توفر في كثير من الأحيان المرونة التي يحتاجها الميكروسكوب. تمثل قائمة الموارد في هذا القسم مجموعة كبيرة ومتنوعة من غرف العينات المتوفرة اليوم ويجب أن تساعد الزائرين في تحديد المنتجات الأنسب لمهامهم العلمية المحددة.

مرشحات الإسفار - يعتمد الفحص المجهري الفلوري بشكل كبير على القدرة على تحديد منطقة طول موجة معينة لإثارة العينة وجمع الانبعاث الثانوي أثناء تكوين الصورة. أدت التطورات الحديثة في تصميم مرشح التداخل إلى مرشحات عالية الدقة تغطي نطاقًا واسعًا من ملفات تعريف ممر النطاق ، والتي تتراوح من بضع عشرات إلى عشرات ومئات النانومترات. المدرجة أدناه عبارة عن مجموعة من الشركات المصنعة التي تصمم وتصنع وتورد مرشحات التألق لمجتمع الفحص المجهري. ستلبي المنتجات التي يقدمونها معظم متطلبات النظام ، ولكن إذا استلزم تطبيق متخصص مرشحًا بنطاق طيفي غير عادي أو مواصفات فريدة أخرى ، فسيقوم العديد من الشركات بتصنيع مرشحات مخصصة.

محققو مبدأ البروتين الفلوريسنت - يستخدم العديد من العلماء المشاركين في الأبحاث التي تستهدف جوانب مختلفة من بيولوجيا الخلية البروتينات الفلورية كمجسات تصوير لهيكل الخلية ووظيفتها وديناميكياتها. قام العديد من الباحثين الرئيسيين ببناء مواقع ويب واسعة النطاق توضح تفاصيل مختبراتهم ، وهذه المواقع مفيدة جدًا للزوار المهتمين بمعرفة المزيد عن ساحة البحث المثيرة والمتطورة بسرعة. تتضمن المعلومات الموجودة على غالبية مواقع الويب المرتبطة أدناه الاهتمامات البحثية الحالية ، والسير الذاتية ، والمنشورات ، وقوائم موظفي المختبر ، ومعلومات الاتصال ، والدروس التعليمية ، ومعارض الصور ، ومقاطع الفيديو الرقمية.

جينيفر ليبينكوت شوارتز وجورج إتش باترسون - فرع بيولوجيا الخلية والتمثيل الغذائي ، المعهد الوطني لصحة الطفل والتنمية البشرية ، المعاهد الوطنية للصحة ، بيثيسدا ، ماريلاند ، 20892.

ديفيد دبليو بيستون - قسم الفسيولوجيا الجزيئية والفيزياء الحيوية ، جامعة فاندربيلت ، ناشفيل ، تينيسي ، 37232.

ريتشارد إن داي - قسم علم وظائف الأعضاء الخلوية والتكاملية ، كلية الطب بجامعة إنديانا ، 635 دكتور بارنهيل ، إنديانابوليس ، إنديانا ، 46202.

روبرت إي كامبل - قسم الكيمياء ، جامعة ألبرتا ، إدمونتون ، ألبرتا ، كندا ، T6G2G2

ماثيو جي باري هيل ، ناثان إس كلاكستون ومايكل دبليو ديفيدسون - مختبر المجال المغناطيسي الوطني العالي ، 1800 إيست بول ديراك دكتور ، جامعة ولاية فلوريدا ، تالاهاسي ، فلوريدا ، 32310.


إحصائيات من Altmetric.com

لا يزال السل مشكلة صحية رئيسية على مستوى العالم. 1 في عام 2000 ، توفي 1.7 مليون شخص من هذا المرض (الجدول 1). هذه 3٪ من جميع الوفيات المبكرة التي حدثت في ذلك العام - أكثر من داء السكري (1.4٪) والتشوهات الخلقية (1.2٪) ومرض الزهايمر (0.5٪) والتهاب المفاصل الروماتويدي (0.01٪) معًا. كما أن عدد سنوات العمر المفقودة بسبب مرض السل هائل: 33.3 مليون سنة (2.3٪ من مجموع الخسائر) ، أكثر من سنوات الإنسان المفقودة بسبب داء السكري (1٪) ، مرض الزهايمر (0.7٪) ، والروماتويد. التهاب المفاصل (0.3٪) معًا. تكون الأرقام أكثر دراماتيكية إذا أخذنا في الاعتبار الارتباط الخطير بين مرض السل ومتلازمة نقص المناعة المكتسب (الإيدز). توفي نصف مليون شخص في العام الماضي بسبب العدوى المشتركة السل الفطري وفيروس نقص المناعة البشرية (HIV). تزداد المشكلة تعقيدًا بسبب الأعداد المتزايدة من السلالات المقاومة للأدوية المتعددة (MDR). أكثر من 50 مليون شخص مصاب بالفعل بسلالات MDR السل م ، وفي العديد من الولايات ، تحدث أكثر من 15٪ من حالات السل بسبب سلالات MDR. هذا يعقد بشكل كبير جداول العلاج الصعبة ويزيد تكلفة العلاج من 100 دولار إلى 100000 دولار في البلدان الصناعية. في العديد من البلدان النامية ، لم يعد من الممكن عمليًا علاج مرض السل المقاوم للأدوية المتعددة. تعد السجون ومعسكرات العمل في روسيا مراكز تكاثر رئيسية لمرض السل المقاوم للأدوية المتعددة.

السل: لا يزال يشكل تهديدا عالميا كبيرا مع دخولنا الألفية الجديدة


Syncytin هو بروتين مغلف فيروسات قهقرية أسير يشارك في تكوين المشيمة البشرية

اكتسبت العديد من فيروسات الثدييات جينات من مضيفيها أثناء تطورها 1. عادة ما يكون الأساس المنطقي لعمليات الاستحواذ هذه واضحًا تمامًا: يتم تخريب الجينات التي تم التقاطها لتوفير ميزة انتقائية للفيروس. هنا نصف الحالة المعاكسة ، حيث تم عزل الجين الفيروسي ليقوم بوظيفة مهمة في فسيولوجيا مضيف من الثدييات. هذا الجين ، الذي يشفر بروتينًا أطلقنا عليه اسم سينسيتين ، هو الجين المغلف لفيروس قهقري معيب داخلي المنشأ للإنسان تم تحديده مؤخرًا ، HERV-W 2. نجد أن المواقع الرئيسية لـ سينسيتين التعبير هي الخلايا الأرومة الغاذية المخلوية المشيمية ، وهي خلايا متعددة النوى تنشأ من الأرومة الغاذية الجنينية. نظهر هذا التعبير عن المؤتلف سينسيتين في مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا يؤدي إلى تكوين مخلوقات عملاقة ، وهذا الانصهار لخط خلية أرومات الأرومة الغاذية البشرية يعبر عن الخلايا الذاتية سينسيتين يمكن تثبيطه عن طريق مضاد المصل المضاد للسينسيتين. تشير بياناتنا إلى أن syncytin قد يتوسط اندماج الأرومة الغاذية الخلوية المشيمية في الجسم الحي، وبالتالي قد يكون مهمًا في تكوين المشيمة البشرية.


الاستنتاجات

فتح تحديد ديوكسجينازات 2-OG المعتمدة وأدوارها خارج عوامل النسخ HIF طرقًا جديدة للبحث ، بالإضافة إلى التدخلات العلاجية في المناطق التي يكون فيها الأكسجين منخفضًا.2 منتشر. وبالتالي ، فإن معرفة جديدة ومثيرة تأتي في المستقبل القريب في هذه المجالات. بالنظر إلى فهمنا الحالي لهذه الإنزيمات ، يمكن للمرء أن يتكهن بانخفاض O2 يشارك في جميع جوانب تنظيم التعبير الجيني تقريبًا (الشكل.3) ، من الكروماتين إلى مصير الحمض النووي الريبي ، وكذلك استقرار البروتين.


شاهد الفيديو: 10 Tips to get Pregnant - by Doc Willie and Doc Liza Ong (شهر نوفمبر 2021).