يظهر باحثو كلية الطب رابابورت في التخنيون في مقالتهم في مجلة Nature كيف طور جهاز المناعة "مساحة تطورية" تسمح له بالتكيف بسرعة مع التغيرات في البيئة
مقال نشره باحثون من التخنيون في المجلة العلمية المرموقة الطبيعة يقدم رؤى جديدة حول تطور الجهاز المناعي.
وتشير نتائج الأبحاث نمطية ومرونة باعتبارها سمات أساسية في تطور الأجهزة المعقدة مثل جهاز المناعة. وتستند هذه النتائج على مسح الجينوم 60 من الفقاريات المختلفة التي عاشت في فترة زمنية قدرها 600 مليون سنة.
قاد البحث الباحثون في كلية الطب في رابابورت البروفيسور شاي شين أور، والدكتورة تانيا دوبوفيتش وطالب ما بعد الدكتوراه الدكتور مارتن لوكاشيشين، بالتعاون مع كلية طب رامبام للصحة البشرية وجامعة كارنيجي ميلون.
الجهاز المناعي هو نظام معقد يحمي الجسم من الفيروسات والالتهابات والعوامل المعادية الأخرى. وتتكون من أنواع مختلفة من الخلايا المناعية، ولكل منها وظائفها المخصصة. وتعمل هذه الخلايا معًا لتوفير الحماية اللازمة للجسم. إن التفاعل بين الجهاز المناعي والبيئة المتغيرة باستمرار أمر صعب التغيير المستمر في الجهاز المناعييعني تطورها المستمر
التطور، في وصف عام، يعني التكيف مع التغيرات في البيئة من خلال التغيرات الجينية العشوائية (الطفرات) والانتقاء الطبيعي. وهكذا تتطور جميع الأجهزة في عالم الحيوان، بما في ذلك جهاز المناعة.
تتطور الجينات الموجودة في الجهاز المناعي، وخاصة في الثدييات والطيور، بسرعة كبيرة مقارنة بالجينات الأخرى في الجينوم. تعكس هذه الحقيقة أهمية الجهاز المناعي في التكيف مع التغيرات في البيئة سواء في الحالات المرضية أو في الحياة الروتينية. وعلى الرغم من ذلك، فإن الديناميكيات التطورية للجهاز المناعي لم تتم دراستها بعمق حتى الآن، ويعود ذلك إلى حد كبير إلى تعقيد هذا النظام؛ يتميز الجهاز المناعي بالتباين الكبير بين الأفراد، لذلك جرت العادة على دراسته على حيوانات المختبر التي تتواجد في بيئة نظيفة خالية من الفيروسات والبكتيريا - وهي ظروف التكاثر التي تؤدي عمداً إلى عدم تطابق الصورة الجينية للفئران المختلفة. زي مُوحد.
واستخدم باحثو التخنيون نموذجا فريدا من الفئران التي يكون تنوعها الجيني مرتفعا بحيث يحاكي التباين الموجود بين البشر. وباستخدام هذا النموذج، قام الباحثون بقياس التباين المناعي بين الفئران المختلفة وحددوا الجينات التي تتحكم في انتشار كل نوع من الخلايا.
من المعروف أن الجينات تؤثر على الخلايا، والكائن الحي بأكمله، من خلال التعبير الجيني: حيث يتم "ترجمة" المعلومات المشفرة في الجين إلى جزيئات ذات وظائف مختلفة. ومن المعتاد أن نفترض، وهذا هو الحال في كثير من الحالات، ذلكتؤثر الجينات على الخلايا التي يتم التعبير عنها فيها - يوجهون العمليات الأساسية مثل انقسام الخلايا والهجرة والموت.
في قلب مقالة باحثي التخنيون هناك اكتشاف مثير: سلسلة من الجينات التي تؤثر على الخلايا التي تؤثر عليها تلك الجينات ذهب أعرب فيها. وبعبارة أخرى، هذه هي الجينات التي يتم التعبير عنها في أنواع معينة من الخلايا ولكنها تؤثر على أنواع الخلايا الأخرى.
ويظهر الباحثون في مقالتهم أن السلسلة الفريدة من الجينات التي اكتشفوها تتميزارتفاع وتيرة الطفرات. ووفقا لهم، فإن هذا الانتشار المرتفع ينتج "الفضاء التنموي"حيث يتم إنشاء تباين كبير بين الخلايا، وهو أمر ضروري لتكيف الكائن الحي مع البيئة، وهذا دون التسبب في أضرار كبيرة.
ووفقا للبروفيسور شاي شين أور، فإن "إحدى النتائج المهمة للنتائج التي توصلنا إليها هي أن قدرة الجهاز المناعي على التغيير وتطوير قدرات جديدة تعتمد على التفاعل بين أنواع الخلايا المختلفة أكثر من اعتمادها على التفاعل بين خلايا نفس النوع". "تزودنا هذه الاكتشافات بفهم لكيفية تطور الأنظمة المعيارية المعقدة." على الرغم من ملاحظة هذه النمطية في الماضي في سياق الجينات والبروتينات التي تطور قدرات جديدة، إلا أنها لم تتم دراستها مطلقًا في أنظمة الشبكات المعقدة مثل الشبكة. تفاعل بين الخلايا في الجهاز المناعي.
وفقًا للباحثين، فإن إجراء المزيد من الأبحاث المتعلقة بقدرة تطوير الجهاز المناعي لن يسلط الضوء فقط على الآليات الكامنة وراء الاستجابات المناعية، بل سيساعد أيضًا في تطوير حلول المحاكاة الحيوية (هندسة مستوحاة من الطبيعة)، على سبيل المثال الأنظمة الاصطناعية المعقدة ( نظام الأنظمة) والتي، مثل الجهاز المناعي، تعتمد أيضًا على التأثيرات المتبادلة بين الوحدات الوظيفية.
تم دعم البحث بسخاء من قبل مؤسسة العلوم الإسرائيلية (ISF)، ومؤسسة أبلباوم، ومؤسسة ميلجروم، ومؤسسة كولك للأبحاث، ومركز باروخ وروث رابابورت لأبحاث السرطان، ومنحة إيلي كوفمان.
البروفيسور شاي شين أور هو عضو هيئة التدريس في كلية الطب في رابابورت، ورئيس مختبر علم المناعة الجهازية والطب الشخصي، وكبير العلماء والمؤسس المشارك لشركة Cytorizen، ورئيس Tech-AI.BioMed (الذراع الطبي لـ Cytorizen). مركز الذكاء الاصطناعي في التخنيون) ورئيس معهد زيمين في التخنيون.
للمقال في الطبيعة
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
