CRISPR-Cas9 Editing of Myeloid Lectins Reveals Target-Dependent Transcriptional Remodeling in Tumor-Associated Macrophages

داخل ساحات المعارك في الجسم، لا تكتفي الأورام بالنمو فحسب؛ بل تبني حصناً منيعاً. فهي تجند خلايا مناعية عادية، وتحولها إلى حلفاء يحمون السرطان بدلاً من تدميره. ومن بين هؤلاء الجنود المجندين توجد الخلايا البلعمية (الماكروفاج)، وهي خلايا دم بيضاء ضخمة تقوم عادةً بمسح الأنسية لالتهام الحطام ومحاربة العدوى. ولكن عندما تدخل هذه الخلايا إلى ورم، فإنها غالباً ما تغير طبيعتها، لتصبح "خلايا بلعمية مرتبطة بالأورام" تساعد السرطان على الاختباء من الجهاز المناعي، وتكوين أوعية دموية جديدة، والانتشار. وقد اشتبه العلماء لفترة طويلة في أن هذه الخلايا لا يتم تشغيلها أو إيقافها ببساطة بواسطة إشارة واحدة، بل إنها تقرأ باستمرار لغة معقدة من العلامات الكيميائية الموجودة على سطح الخلايا السرطانية. ويتضمن جزء من هذه اللغة السكريات، أو "الجليكانات"، التي تغلف سطح الخلايا مثل بطاقة هوية فريدة. وتعمل مستقبلات متخصصة على الخلايا المناعية، تُعرف باسم "اللكتينات"، كقارئات لبطاقات الهوية السكرية هذه. فعندما يمسك "اللكتين" بنمط سكري محدد على الورم، فإنه يرسل رسالة إلى الخلية المناعية، تخبرها بكيفية التصرف. وكان السؤال الكبير هو: أي من مستقبلات قراءة السكر هذه هي الأكثر أهمية لتحويل خلية مناعية سليمة إلى مساعدة للسرطان، وماذا يحدث داخل الخلية عندما ينقطع هذا الاتصال؟

للإجابة على ذلك، شرع فريق من الباحثين في اختبار خمسة مستقبلات "لكتين" محددة اعتقدوا أنها قد تكون لاعبين رئيسيين في هذه العملية. وقد اختاروا العمل على خلايا بشرية لضمان أن تكون النتائج ذات صلة بالبشر، لكن العمل مع هذه الخلايا صعب للغاية. احتاج الباحثون إلى طريقة لتعطيل كل مستقبل من المستقبلات الخمسة مؤقتاً في الخلايا المناعية البشرية الحية لمعرفة ما سيتغير. واستخدموا أداة جزيئية دقيقة تسمى "CRISPR-Cas9"، والتي تعمل مثل مقص جزيئي لقطع جينات محددة. وبدلاً من استخدام الفيروسات لنقل هذه المقصات، وهو أمر قد يكون خطيراً، قاموا بتغليف المقصات وأدلة الاستهداف الخاصة بها في مركب بروتيني وأطلقوها مباشرة داخل الخلايا باستخدام نبضة كهربائية لطيفة. سمحت هذه الطريقة لهم بتعديل الخلايا دون ترك "حمولة فيروسية" خلفهم. اختبروا طريقتهم أولاً على خط خلوي قياسي للمختبر لإيجاد أفضل "مقصات" لكل مهمة، ثم انتقلوا إلى خلايا مناعية بشرية طازجة مأخوذة من متبرعين أصحاء. وبمجرد نجاحهم في تعطيل المستقبلات، خلطوا هذه الخلايا المعدلة مع خلايا سرطان الثدي في نموذج ثلاثي الأبعاد يحاكي البيئة المزدحمة للورم الحقيقي. وبعد تركها تتفاعل لمدة أسبوع، قاموا بعزل الخلايا المناعية التي استقرت في بيئة الورم وقرأوا تعليماتها الجينية لمعرفة كيف تغير سلوكها.

كشفت النتائج أن الخلايا المناعية لم تكن ببساطة تقلب مفتاحاً من "جيد" إلى "سيء" أو العكس. بدلاً من ذلك، أدى كسر الاتصال مع أي من مستقبلات قراءة السكر الخمسة إلى إعادة تنظيم أنظمة الطاقة الداخلية للخلايا بطرق مثيرة للدهشة. وجد الباحثون أنه عند تعطيل هذه المستقبلات، غيرت الخلايا باستمرار طريقة إدارتها للوقود؛ حيث غيرت عملية التمثيل الغذائي لديها، وعدلت كيفية معالجة الدهون والسكريات لتوليد الطاقة. لم يكن هذا التحول الأيضي عشوائياً، بل كان استجابة منسقة حدثت عبر جميع المستقبلات المختلفة التي اختبروها، مما يشير إلى أن قارئات السكر هذه مرتبطة بعمق بإدارة طاقة الخلية. ومع ذلك، اعتمدت التغييرات المحددة على المستقبل الذي تمت إزالته. فعلى سبيل المثال، أدى تعطيل مستقبل واحد يسمى "CLEC6A" إلى تقليل دافع الخلية لبناء أوعية دموية جديدة وخفض الإشارات المرتبطة بنقص الأكسجين، وهي سمات شائعة في البيئة الداعمة للورم. بينما كان لتعطيل مستقبل آخر، وهو "CD209"، تأثير مماثل على نمو الأوعية الدموية ولكنه غير أيضاً كيفية تعامل الخلية مع الدهون (الليبيدات).

ولعل الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة هو أن قوة التعديل الجيني لم تتنبأ دائماً بقوة التغيير البيولوجي. فقد كان أحد المستقبلات، "CLEC4E"، صعب التعطيل للغاية؛ حيث تمكن الباحثون من كسر الجين في حوالي خمس الخلايا فقط. ومع ذلك، حتى مع نسبة النجاح المنخفضة هذه، أظهرت الخلايا التي تم تعديلها بنجاح تحولاً هائلاً في برامجها الداخلية، لا سيما في كيفية إدارة الإجهاد ومعالجة الدهون. وهذا يشير إلى أن فقدان عدد صغير من الخلايا لهذا المستقبل المحدد يمكن أن يؤدي إلى تحول قوي في سلوكها. وفي المق المقابل، كان مستقبل آخر، وهو "SELL"، سهل التعطيل للغاية، حيث تم كسر الجين في معظم الخلايا، لكن التغييرات الناتجة في سلوك الخلية كانت محدودة جداً. وهذا يخبرنا أن أهمية المستقبل لا تتعلق فقط بمدى سهولة إيقافه، بل بمدى كونه حيوياً للوظيفة العامة للخلية.

كما أوضحت الدراسة ما "لا تفعله" هذه الخلايا. فقد تساءل الباحثون عما إذا كان إزالة قارئات السكر هذه سيحول الخلايا المناعية ببساطة إلى آلات عدوانية تحارب الالتهابات. وأظهرت البيانات أن هذا لم يكن هو الحال؛ فبدلاً من التحول الموحد إلى وضع "المحاربة"، اتخذت الخلايا حالة معقدة ومختلطة تعتمد على المستقبل المفقود. لم تصبح خلايا التهابية قياسية، بل أصبحت خلايا ذات هوية أيضية متميزة. وهذا يتحدى الفكرة القديمة القائلة بأن الخلايا المناعية في الأورام عالقة ببساطة في وضع "سيء" واحد يمكن إصلاحه بمفتاح واحد. بدلاً من ذلك، هي في حالة ديناميكية، تعدل باستمرار استخدامها للطاقة وإشاراتها بناءً على إشارات السكر التي تتلقاها من بيئة الورم.

ومن خلال رسم خرائط لهذه التغييرات، حدد الباحثون أي المستقبلات هي الأكثر واعدة للعلاجات المستقبلية. وجدوا أن "CLEC6A" و"CLEC4E" كانا مؤثرين بشكل خاص، حيث أدت إزالتهما إلى أكبر التغييرات في سلوك الخلية، حتى لو كان "CLEC4E" صعب التعديل. ويشير هذا إلى أن هذين المستقبلين قد يكونان الأكثر أهمية للحفاظ على الحالة الداعمة للورم. كما أكد العمل أن المستقبلات "CD209" و"SIGLEC9" تلعب دوراً في استشعار الغلاف السكري للورم، وأن تعطيلهما يغير عملية التمثيل الغذائي للخلية ويقلل من قدرتها على دعم نمو الورم. لم تختبر الدراسة ما إذا كانت هذه التغييرات ستوقف نمو الورم في جسم إنسان حي، لكنها قدمت خريطة واضحة ومفصلة لكيفية تحكم مستقبلات قراءة السكر هذه في الحياة الداخلية للخلايا المناعية التي تحيط بالسرطان. وهي تظهر أنه لتغيير سلوك الجهاز المناعي في الورم، قد نحتاج إلى النظر إلى ما هو أبعد من مجرد التنشيط أو التثبيط، والتركيز بدلاً من ذلك على كيفية إدارة هذه الخلايا لطاقتها واستجابتها للغة السكر في بيئة الورم.