Clonally selected hypoimmune limbal stem cells: an in vitro proof-of- concept towards an off-the-shelf therapy for limbal stem cell deficiency

تعتمد العين البشرية على نافذة شفافة وصافية تسمى القرنية لتركيز الضوء وتكوين رؤية حادة. هذه النافذة ليست لوحاً زجاجياً ثابتاً، بل هي نسيج حي يجدد نفسه باستمرار، تماماً مثل الجلد على أذرعنا أو أرجلنا. تُدار عملية التجديد هذه بواسطة مجموعة صغيرة من الخلايا المتخصصة تسمى الخلايا الجذعية الحوافية، والتي تقطن في حلقة ضيقة عند حافة القرنية. تعمل هذه الخلايا كمستودع، حيث تنقسم لتنتج خلايا قرنية جديدة تهاجر نحو الداخل لتعويض تلك التي تآكلت بسبب الاستخدام اليومي. وعندما يتعرض هذا المستودع للتلف أو التدمير بسبب إصابة أو عدوى أو مرض، يحدث ما يعرف بنقص الخلايا الجذعية الحوافية. وبدون هذه الخلايا، تغزو الأوعية الدموية والأنسجة الندبية القادمة من بياض العين الجزء الشفاف من القرنية، مما يؤدي إلى الألم والعمى والفقدان الدائم لشفافية العين.

عادة ما يتضمن علاج هذه الحالة زراعة خلايا جذعية سليمة من متبرع أو من عين المريض السليمة نفسها. ومع ذلك، تواجه هذه الإجراءات عقبات كبيرة؛ فاستخدام عين المريض نفسه غالباً ما يكون مستحيلاً إذا تضررت كلتا العينين، كما أن استخدام عين متبرع يحمل خطر أن يتعرف جهاز المناعة لدى المريض على النسيج الجديد كجسم غريب ويهاجمه، وهي عملية تسمى الرفض. وللوقاية من ذلك، يجب على المرضى تناول أدوية قوية لتثبيط جهازهم المناعي لبقية حياتهم، مما يحمل مخاطر صحية جسيمة. علاوة على على ذلك، حتى مع استخدام هذه الأدوية، تفشل العديد من عمليات الزرع لأن الخلايا المحددة المستخدمة تختلف من شخص لآخر، مما يجعل من الصعب ضمان نتيجة ناجحة. ولطالما بحث العلماء عن طريقة لإنشاء إمداد "جاهز للاستخدام" وعالمي من هذه الخلايا يمكن استخدامه لأي مريض دون إثارة الرفض، لكن تحقيق ذلك يتطلب التغلب على الدفاعات المناعية المتطورة للجسم.

لقد اتخذ فريق من الباحثين في جامعة نيوكاسل خطوة رئيسية نحو هذا الهدف من خلال هندسة نوع جديد من الخلايا الجذعية الحوافية يمكنه التهرب من الجهاز المناعي. يتضمن نهجهم ثلاثة تغييرات جينية محددة مصممة لجعل الخلايا غير مرئية لدفاعات الجسم مع الحفاظ على وظائفها الكاملة. أولاً، قاموا بإزالة التعليمات الجينية لبروتينين سطحيين محددين، يُعرفان بـ HLA class I وclass II، واللذان يعملان كشارات تعريف. بدون هذه الشارات، لا يستطيع الجهاز المناعي، وتحديداً الخلايا التائية (T-cells)، التعرف على الخلايا كأهداف غريبة لتدميرها. ثانياً، ولأن إزالة هذه الشارات قد تؤدي أحياناً إلى نوع آخر من الهجوم المناعي من قبل الخلايا القاتلة الطبيعية (natural killer cells)، فقد أضاف الباحثون تعديلاً ثالثاً: حيث زادوا من إنتاج بروتين يسمى CD47. يرسل هذا البروتين إشارة "لا تأكلني" إلى طاقم التنظيف في الجهاز المناعي، أي الخلايا البلعمية (macrophages)، مما يمنعها من ابتلاع الخلايا.

ولجعل هذه الهندسة ممكنة، كان على الباحثين أولاً حل مشكلة مختلفة: كيفية زراعة هذه الخلايا الجذعية الرقيقة في المختبر لفترة طويلة دون أن تموت أو تفقد خصائصها الخاصة. فالخلايا الجذعية صعبة للغاية في الحفاظ على حياتها في طبق المختبر؛ إذ غالباً ما تتوقف عن الانقسام أو تتحول إلى خلايا جلد عادية بعد بضعة أسابيع فقط. اكتشف الفريق أن إضافة مركب كيميائي محدد، يُعرف باسم مثبط ROCK، إلى الوسط الزراعي سمح للخلايا بالنمو المستمر. وباستخدام هذه الطريقة، تمكنوا من توسيع نطاق الخلايا لأكثر من 200 جيل، وهو إنجاز لم يتحقق من قبل. وطوال هذا التوسع الهائل، احتفظت الخلايا بهويتها الأصلية، حيث بدت وتصرفت تماماً مثل الخلايا الجذعية الموجودة في العين البشرية، وظلت قادرة على التحول إلى الطبقات المختلفة للقرنية عند الحاجة.

بمجرد حصولهم على إمداد مستقر وصحي من هذه الخلايا، طبق الباحثون التعديلات الجينية لإنشاء النسخة "ناقصة المناعة" (hypoimmune). استخدموا أداة دقيقة لتحرير الجينات لقص جينات شارات التعريف وإدراج جين لتعزيز إشارة "لا تأكلني". ثم قاموا بتنمية هذه الخلايا المعدلة إلى مستنسخات لضمان أن تكون جميعها متطابقة وآمنة. كانت نتائج اختباراتهم مذهلة؛ فعندما خلطوا هذه الخلايا المهندسة مع خلايا مناعية بشرية في طبق مختبري، تجاهلها الجهاز المناعي إلى حد كبير. فالخلايا التائية، التي تتكاثر بسرعة عند مواجهة أنسجة غريبة، ظلت هادئة ولم تهاجم. وبالمثل، فإن الخلايا البلعمية، التي تبتلع وتدمر الخلايا الغريبة عادةً، تركت الخلايا المهندسة وشأنها. حدث هذا حتى عندما تم تحفيز الخلايا المناعية لتكون شديدة العدوانية، مما يشير إلى أن الخلايا كانت غير مرئية بفعالية لآليات الدفاع الأساسية في الجسم.

ومن المثير للاهتمام، وجد الباحثون أن قدرة الخلايا على الاختباء من الجهاز المناعي لا تعتمد على إشارة "لا تأكلني" وحدها. في اكتشاف مفاجئ، كانت الخلايا التي تمت إزالة شارات التعريف منها فقط، دون إضافة إشارة "لا تأكلني" الإضافية، تُتجاهل أيضاً إلى حد كبير من قبل الخلايا القاتلة الطبيعية. يشير هذا إلى أن الخلايا الجذعية الحوافية تمتلك بعض الخصائص المتأصلة التي تحميها من هذا النوع المحدد من الهجوم، وهو اكتشاف يضيف طبقة جديدة لفهم كيفية تفاعل هذه الخلايا مع الجهاز المناعي. ومع ذلك، كانت إشارة "لا تأكلني" لا تزال حاسمة لمنع الخلايا من أن تُبتلع بواسطة الخلايا البلعمية، مما يؤكد أن الاستراتيجية المزدوجة المتمثلة في إزالة التعريف وإضافة إشارة حماية هي النهج الأكثر فعالية.

كما بحثت الدراسة فيما يحدث عندما يُسمح لهذه الخلايا بالنضج إلى الطبقات المختلفة للقرنية. فحتى بعد أن تمايزت الخلايا وتغير مظهرها، حافظت على قدرتها على تجنب الكشف المناعي. وهذا اكتشاف بالغ الأهمية لأن عملية الزرع لا تتطلب مجرد خلايا جذعية، بل تتطلب القدرة على تشكيل بنية نسيجية كاملة وسليمة. أكد الباحثون أن هذه الخلايا المهندسة لا تزال قادرة على تنظيم نفسها في طبقة قرنية سليمة والتعبير عن العلامات الصحيحة لعين سليمة. كما لاحظوا أنه بينما كانت الخلايا فعالة للغاية في تجنب الجهاز المناعي في المختبر، إلا أن هناك عوامل أخرى يجب مراعاتها في العلاج الواقعي، مثل توافق فصيلة الدم واحتمالية تسبب الخلايا في مشايات أخرى إذا نمت بشكل غير منضبط.

يمثل هذا العمل "إثبات مفهوم"، مما يعني أنه يوضح أن الفكرة تنجح في بيئة مختبرية محكومة. لقد أظهر الباحثون أنه من الممكن إنشاء إمداد كبير ومتسق من الخلايا الجذعية الحوافية المعدلة جينياً لتكون آمنة لأي مريض. ورغم أن هذا ليس علاجاً متاحاً في المستشفيات بعد، إلا أنه يضع حجر الأساس لمستقبل يمكن فيه للمريض الذي يعاني من العمى في كلتا العينين أن يتلقى عملية زرع دون الحاجة لإيجاد متبرع مطابق أو تناول أدوية خطيرة لتثبيط المناعة. إن المسار من المختبر إلى العيادة سيتطلب المزيد من الاختبارات لضمان السلامة والفعالية على المدى الطويل، لكن القدرة على توليد هذه الخلايا ناقصة المناعة على نطاق واسع تقدم أملاً حقيقياً في حل عالمي لحالة تترك الكثيرين حالياً بلا علاج.