الحقول الكهربائية توجه حركة خلايا الجنين

أكتشاف علمي يكشف كيف تتحكم الحقول الكهربائية في حركة الخلايا أثناء تكوين الجنين، مما يساهم في تنظيم نمو الأنسجة والأعضاء و يفتح أبوابًا جديدة في علاج الأورام السرطانية، تسريع التئام الجروح، وتطوير استراتيجيات طبية مبتكرة.

تؤكد دلائل علمية متزايدة أن هناك "مجالات كهربائية جنينية" تتحكم في حركة الخلايا أثناء تكون الجنين داخل رحم الأم، وذلك لتوجيه تطور ونمو الأنسجة والأعضاء. ولكن طريقة تكوين هذه الحقول الكهربائية وآليات عملها ظلّت غير واضحة تمامًا لفترة طويلة. وفي خطوة مهمة، نجح فريق من الباحثين في البرتغال في دراسة هذه المجالات الكهربائية الحيوية وتحديد دورها في المراحل المختلفة لنمو الأجنة.

وفي هذا السياق، قال الباحث إلياس إتش. باريجا من معهد جولبنكيان للأبحاث العلمية في البرتغال ورئيس فريق الدراسة: "أنه تمكنا من تحديد نمط التيار الكهربائي الحيوي الداخلي، الذي يشبه الحقل الكهربائي، أثناء عملية نمو الجنين، واتضح لنا أن هذا التيار الكهربائي يوجه حركة خلايا العرف العصبي داخل الجنين".

وأوضح الباحثون أن "العرف العصبي" هو مكون أساسي في عملية تكوين الجنين، حيث تتحمل هذه الخلايا مسؤولية نمو عظام الوجه والعنق، بالإضافة إلى أجزاء من الجهاز العصبي. وأشار باريجا في دراسته المنشورة في دورية Nature Materials إلى أن الخلايا تُوجه بواسطة مجالات كهربائية داخلية تشبه الطريقة التي يستجيب بها السائق لإشارات المرور. وقد أظهرت الدراسات أن الخلايا تستشعر اتجاه الحركة الصحيح باستخدام الحقول الكهربائية المُولدة داخل الجسم.

وفي هذا الصدد، اكتشف فريق باريجا أن إنزيمًا في العرف العصبي يُسمى (Vsp 1) يحتوي على مادة الفوسفاتيز وله حساسية خاصة تجاه التيارات الكهربائية. هذا الإنزيم قادر على استشعار ا لإشارات الكهربائية وبثها. وللتأكد من دوره في توجيه الخلايا، صنع الباحثون نسخة معيبة من هذا الإنزيم، وتبين لهم أن النسخة المعيبة تعطل حركة الخلايا أثناء نمو الأجنة.

دور الحقول الكهربائية في توجيه حركة الخلايا

قالت الباحثة صوفيا موريرا، الحاصلة على الدكتوراه والمشاركة في الدراسة: "لقد حققنا نتائج مهمة من خلال استهداف التركيب الوراثي لهذا الإنزيم في سياق التحكم في الخلايا بواسطة الحقول الكهربائية". وأضافت: "بعكس التوقعات، تبين أن إنزيم Vsp 1 لا يتولى مسؤولية حركة الخلايا نفسها، بل يُحوّل التيار الكهربائي إلى إشارات تحدد اتجاه حركة الخلايا أثناء تكوّن الأنسجة والأعضاء".

وتابع الفريق البحثي بمحاولة تحديد مصدر نشوء الحقول الكهربائية داخل الجسم الجنين، فتبين لهم أن منطقة "الطية العصبية" هي المسؤولة عن تمدد الخلايا، مما ينشط قنوات الأيونات المشحونة كهربائيًا، ويساعد في توليد المجال الكهربائي. وأوضحوا أن إنزيم Vsp 1 يقوم بتحويل هذه الإشارة الكهربائية إلى شفرة توجه الخلايا نحو الاتجاه الصحيح.

ويؤكد الباحثون أن هذه الدراسة تقدم أول دليل علمي بالتجربة على أن الحقول الكهربائية تتشكل على امتداد مسار الخلايا في العرف العصبي، أثناء عملية تُعرف بـ "هجرة الخلايا"، وتوضح مصدر توليد هذا التيار الكهربائي. كما أن هذه الفرضية تفتح المجال لاستنساخ هذه العملية البيولوجية في المختبرات العلمية بما يخدم مجالات متعددة.

وقال الباحث فيرناندو فيريرا، أحد المشاركين في الدراسة: "أن هذه الدراسة تجيب عن أسئلة قديمة في مجال أبحاث الكهرباء البيولوجية، وقد حققت نتائج مدهشة في مجال نشأة علوم الكهرباء الحيوية". وبينما تظل الدراسات حول آليات التوجيه الكهربائي للخلايا مستمرة، أشار باريجا إلى أنه "تم كشف النقاب عن لاعب آخر في عملية تكوين أنسجة الأجنة، والسؤال الآن هو تحديد موقع هذه الآلية ضمن المنظومة الميكانيكية والكيميائية أثناء تكوّن الجنين".

ويرى الباحثون أنه من الممكن أيضًا دراسة دور هذه الآلية في مجالات طبية أخرى مثل تطور الأورام السرطانية أو التئام الجروح، كما أن فهم دور الحقول الكهربائية في توجيه هجرة الخلايا قد يفتح أبوابًا جديدة في مجال هندسة الأنسجة والطب التوليدي. ومع ذلك، لا يزال هناك حاجة لتوسيع البحث حول دور الحقول الكهربائية في السلوك الخلوي وزيادة الفهم البشري للفيزياء في الأنظمة الحية. حسب  dw