Characterization and Validation of a Novel Patent-Pending Autologous Exosome Purification Kit from Human Peripheral Blood: Morphological and Immunophenotypic Evidence

داخل جسم الإنسان، تجري محادثة هادئة ومستمرة بين الخلايا. هي لا تتحدث بالكلمات، بل عبر حزم صغيرة محاطة بغشاء تطفو في الدم وتحمل رسائل من جزء إلى آخر في الجسم. يسمي العلماء هذه الحزم بالحويصلات خارج الخلوية، وأصغرها وأكثرها دراسة تُعرف باسم "الإكسوسومات". هذه الإكسوسومات عبارة عن كرات مجهرية، يتراوح قطرها بين ثلاثين ومائة وخمسين نانومترًا، وتفرزها جميع أنواع الخلايا تقريبًا. وهي محملة بالبروتينات والدهون والتعليمات الجينية التي تعكس صحة وحالة الخلية التي صنعتها. ولأنها تنتقل بحرية كبيرة، فقد أمل الأطباء والباحثون منذ زمن طويل في استخدامها كنوافذ على العمليات الداخلية للجسم، مما قد يساهم في تشخيص الأمراض مبكرًا أو إيصال إشارات الشفاء إلى الأنسجة التالفة دون الآثار الجانبية للأدوية التقليدية.

ومع ذلك، فإن التقاط هذه الرسل الصغيرة من عينة من دم الإنسان أثبت أنه لغز محبط. فالدم عبارة عن حساء كثيف ومعقد يحتوي على خلاções وبروتينات ودهون غالبًا ما تكون أكبر بكثير أو أكثر لزوجة من الحويصلات نفسها. لسنوات، كانت الطريقة القياسية لفصل هذه الحويصلات تتضمن تدوير عينات الدم بسرعات هائلة في جهاز يسمى "جهاز الطرد المركزي الفائق". هذه الطريقة قاسية؛ إذ يمكن للقوة الشديدة أن تسحق الحويصلات الرقيقة، أو تجعلها تتكتل معًا، أو تترك وراءها خليطًا ملوثًا بمكونات الدم الأخرى التي تسبب ارتباكًا في النتائج. توجد طرق أخرى، لكنها غالبًا ما تخفف العينة أو تتطلب معدات متخصصة باهظة الثمن يصعب استخدامها في المستشفيات. لقد كان المجال ينتظر طريقة أكثر رفقًا ونقاءً لعزل هذه الجسيمات، طريقة تحافظ على شكلها ونقائها وتكون بسيطة بما يكفي للاستخدام الطبي الروتيني.

قام فريق من الباحثين في شركة "بيوتيكس لايف سوليوشنز" (Biotex Life Solutions) في الهند باختبار أداة جديدة صُممت لحل هذه المشكلة. فقد طوروا مجموعة أدوات تدعي أنها تستطيع سحب هذه الحويصلات الصغيرة من دم الإنسان في خطوة واحدة مباشرة، دون الحاجة إلى الدوران عالي السرعة أو الأعمدة الكيميائية المعقدة. تبدأ العملية بسحب دم بسيط من متطوع سليم. يُوضع الدم في أنبوب خاص يحتوي في قاعه على هلام فريد. هذا الهلام ليس حاجزًا ثابتًا؛ بل هو مادة ذكية يتغير سمكها عند الدوران. قبل عملية الدوران، يتم تدفئة الدم قليلاً لتشجيع الخلايا على إطلاق المزيد من حزم الحويصلات الخاصة بها. بعد ذلك، يُوضع الأنبوب في جهاز طرد مركزي مخبري قياسي، حيث يدور بسرعة هادئة لمدة عشر دقائق. وبينما يدور، يتحول الهلام إلى حاجز سائل يمنع خلايا الدم الثقيلة من الاختلاط بالبلازما الأخف وزنًا، مما يخلق فصلًا نظيفًا. ثم يتم سحب الطبقة السائلة التي تحتوي على الحويصلات وتمريرها عبر مرشح حقنة خاص يحتوي على طبقتين من الغشاء. يعمل هذا المرشح مثل منخل دقيق للغاية، حيث يلتقط أي شيء أكبر من الحويصلات المستهدفة بينما يسمح للكرات التي يتراوح حجمها بين ثلاثين ومائة وخمسين نانومترًا بالمرور إلى أنبوب جمع نظيف.

أراد الباحثون معرفة ما إذا كانت هذه الطريقة تعمل بالفعل وما إذا كانت الجسيمات التي التقطوها هي الحقيقية. ولمعرفة ذلك، أخذوا السائل النقي من ثلاثة متطوعين مختلفين ونظروا إليه تحت نوعين من المجهر القوي. أولاً، استخدموا مجهرًا إلكترونيًا نافذًا، يقوم بإطلاق إلكترونات عبر العينة لإنشاء صورة بتفاصيل مذهلة. كشفت الصور بالضبط عما كانوا يأملون فيه: آلاف الجسيمات المستديرة الصغيرة تطفو في السائل. كانت هذه الجسيمات تمتلك الشكل المميز الذي يشبه الكأس والذي يربطه العلماء بالإكسوسومات، وكانت جميعها ضمن النطاق الحجمي الصحيح. والأهم من ذلك، أظهرت الصور أن الجسيمات ذات جدران خارجية سليمة ولم تكن مسحوقة أو متكتلة، مما يشير إلى أن العملية اللطيفة قد حافظت على بنيتها. كما لاحظ الباحثون أن السائل كان خاليًا بشكل ملحوظ من تكتلات البروتين الكبيرة والحطام الخلوي الذي يلوث عادةً العينات المحضرة بالطرق القديمة والقاسية.

وللتأكد من أن هذه الجسيمات هي بالفعل نوع الحويصلات المحدد الذي يبحثون عنه، استخدم الفريق طريقة ثانية تسمى "قياس التدفق الخلوي" (flow cytometry). تعتمد هذه التقنية على تسليط أشعة الليزر على الجسيمات أثناء مرورها، مما يسمح بالكشف عن علامات محددة على أسطحها. اختبر الباحثون بروتينات CD9 وCD63، وهي بروتينات معروفة بوجودها على سطح الإكسوسومات، وCD45، وهو علامة توجد في خلايا الدم البيضاء أرادوا استبعادها. في عينات الدم الخام قبل التنقية، كان مزيج الجسيمات فوضويًا، مع وجود كمية كبيرة من علامات خلايا الدم البيضاء غير المرغوب فيها. ولكن بعد أن عالجت المجموعة العينات، تغيرت النتائج بشكل كبير. أظهرت العينات المنقاة نسبة عالية جدًا من الجسيمات التي تحمل علامات CD9 وCD63، بينما تمت إزالة علامات خلايا الدم البيضاء غير المرغوب فيها إلى حد كبير. في إحدى العينات، قفزت نسبة الجسيمات التي تحمل علامة CD9 من مستوى أساسي منخفض إلى أكثر من ثلاثة وثمانين بالمائة بعد التنقية. وفي عينة أخرى، ارتفت علامة CD63 إلى ما يقرب من تسعين بالمائة. أما العينات الضابطة، التي لم تحتوي على أي دم على الإطلاق، فقد أظهرت صفرًا من العلامات، مما يثبت أن الإشارات جاءت من عينات الدم وليس من المعدات أو مجموعة الأدوات نفسها.

تخلص الدراسة إلى أن هذه المجموعة الجديدة تنجح في عزل الحويصلات خارج الخلوية الصغيرة من دم الإنسان بدرجة عالية من النقاء والسرعة. تستغرق العملية بأكملها، من سحب الدم إلى جمع السائل النقي النهائي، أقل من خمس وأربعين دقيقة وتتطلب فقط جهاز طرد مركزي قياسي موجود في معظم المختبرات الطبية. وجد الباحثون أن الطريقة أنتجت باستمرار حويصلات تبدو صحيحة تحت المجهر وتحمل العلامات السطحية الصحيحة، بغض النظر عن المتطوع الذي قدم الدم. وبينما لا تثبت هذه الدراسة بعد ما إذا كانت هذه الحويصلات يمكنها علاج الأمراض أو تشخيص الحالات لدى المرضى، إلا أنها تثبت أن الأداة يمكنها إنتاج إمداد نظيف ومركز من هذه الرسائل البيولوجية بشكل موثوق. ويمثل هذا خطوة كبيرة للأمام، حيث يوفر بديلًا عمليًا للطرق المعقدة والمسببة للتلف المستخدمة حاليًا، ويفتح الباب لاستخدام هذه الحويصلات بسهولة أكبر في كل من الأبحاث والعلاجات المستقبلية المحتملة.