تكشف أجهزة ميكروفلويديك عن التعبير الجيني للخلايا التي تحتوي على فيروس كامن
هذا الجهاز المجهري هو واحد من ثلاثة أجهزة والتي معاً تفصل الخلايا المناعية المصابة بفيروس نقص المناعة البشرية عن عينات الدم وتحبس محتوياتها الجينية في قطرات لتحليلها .
لا يزال علاج عدوى فيروس نقص المناعة البشرية أحد أكبر التحديات الهائلة في الطب الحيوي ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن الخلايا التي تحمل الحمض النووي الفيروسي في كروموسوماتها تستمر في مواجهة الأدوية القوية والاستجابات المناعية . قام فريق بحثي الآن ، ولأول مرة ، بعزل خلايا مفردة من هذه الخزانات الفيروسية العنيدة ووصف نشاطها الجيني ، مما يشير إلى استراتيجيات علاجية جديدة محتملة .
"هذا أمر مثير حقًا" ، كما تقول شارون لوين ، التي تترأس معهد بيتر دوهرتي للعدوى والمناعة ، وخصصت النتيجة باعتبارها واحدة من أكثر النتائج تقدمًا في المؤتمر الدولي الرابع والعشرين للإيدز الذي بدأ الأسبوع الماضي. "هذه التطورات أحادية الخلية كبيرة ."
حقق باحثو الإيدز العديد من الانتصارات منذ ظهور المرض قبل 42 عامًا ، ولكن تم علاج أربعة أشخاص فقط ، وكان لديهم سرطانات تتطلب عمليات زرع نخاع عظمي محملة بالمخاطر . أعادت عمليات الزرع تشكيل أجهزتها المناعية بخلايا منيعة ضد الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية .
واجهت الجهود المبذولة لتطويرعلاجات أبسط وأكثر أمانًا لـ 38.4 مليون شخص آخرين متعايشين مع الفيروس عقبة أساسية : يستمر فيروس نقص المناعة البشرية في جيوب الخلايا عن طريق الصمت. بعد دخول خلية بشرية ودمج حمضها النووي في الكروموسومات المضيفة ، يظل فيروس نقص المناعة البشرية غير مرئي للهجوم ما لم يبدأ في إنتاج فيروسات جديدة . يؤدي العلاج المضاد للفيروسات القهقرية إلى إسكات تكاثر فيروس نقص المناعة البشرية ، لكن الاختبارات الحساسة تظهر أنه حتى مع أكثر العلاجات فعالية ، فإن مجموعات صغيرة من خلايا الدم البيضاء المرصعة بمستقبل CD4 تؤوي الحمض النووي لفيروس نقص المناعة البشرية في حالة كامنة .
استخدم الباحثون مركبات مختلفة فيما يسمى بإستراتيجية الصدمة والقتل ، والتي توقظ الفيروسات المخفية وإما تدمر الخلايا المضيفة مباشرة أو تسمح للجهاز المناعي بالقيام بالعمل القذر . هذا ، من الناحية النظرية ، يجب أن يقلل بقوة أو حتى القضاء على أي خزانات متبقية . لكن الأشخاص الذين يوقفون مضادات الفيروسات القهقرية بعد تلقي هذه المركبات بشكل روتيني يرتفع فيروس نقص المناعة البشرية إلى مستويات عالية في الدم في غضون أسابيع .
في مؤتمر الإيدز ، وصف إيلي بوريتز ، اختصاصي المناعة في المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية (NIAID) ، جهود فريقه لفهم مخابئ فيروس نقص المناعة البشرية بشكل أفضل من خلال تحليل الخلايا المفردة مع الحمض النووي الفيروسي في حالة كامنة . لقد قامت الدراسات السابقة بعزل فيروس نقص المناعة البشرية داخل خلية مفردة في المستودع ، لكن العلماء لم يتمكنوا من تقييم نشاط جين الخلية المضيفة بسبب Catch-22 : لقد تمكنوا فقط من تحديد ما إذا كانت الخلية مصابة عن طريق حث الفيروس على نسخ نفسه ، والذي بدوره ، من المحتمل أن يغير التعبير الجيني الخلوي .
نجح العمل الجديد في تفادي هذه المعضلة باستخدام تقنية تعزل الخلايا الفردية المصابة بينما تتحرك كميات صغيرة من الدم عبر ثلاثة أجهزة ميكروفلويديك طورها الفيزيائي آدم أباتي في جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو ، والمهندس الحيوي إيان كلارك في جامعة كاليفورنيا في بيركلي . في جوهرها ، تدفع الأجهزة الدم عبر القنوات في الرقائق الدقيقة التي تحبس الخلايا الفردية في قطرات ، مما يسمح بقطعها وفتحها حتى تتمكن الأجهزة الأخرى من قراءة موادها الجينية .
تقول ماري كيرني ، باحثة فيروس نقص المناعة البشرية / الإيدز التي تركز على الخزانات: "هذه تقنية لم تكن موجودة من قبل" لدراسات فيروس نقص المناعة البشرية . تقول ليليان كوهن ، التي تدرس مستودعات فيروس نقص المناعة البشرية في مركز فريد هاتشينسون لأبحاث السرطان ، إن تطوير هذه التكنولوجيا الجديدة يتطلب "جهدًا بطوليًا" وتتوقع أن العديد من المجموعات ، بما في ذلك مجموعتها ، سوف تستخدم هذا في المستقبل .
استخدم بوريتز وزملاؤه الأجهزة لمقارنة الجينات النشطة في خلايا CD4 الفردية المصابة بالعدوى الكامنة من ثلاثة أشخاص مصابين بفيروس نقص المناعة البشرية بخلايا CD4 لثلاثة أشخاص غير مصابين . عندما يتم تشغيل الجين ، يتم نسخ الحمض النووي الخاص به إلى خيط من رن ا المرسال (mRNA) الذي يستخدم لصنع البروتين . في مقارنة خلايا CD4 الخاصة بهم ، حلل الباحثون المجموعة الكاملة لما يقرب من 18000 mRNAs - الترنسكريبتوم - ووجدوا نمطين مختلفين : خلايا المستودع CD4 تثبط مسارات الإشارات التي تؤدي عادةً إلى موت الخلية ، كما أنها تنشط الجينات التي تسكت الفيروس نفسه .
يقول ماتياس ليخترفيلد ، طبيب الأمراض المعدية في مستشفى بريجهام والنساء ، الذي يدرس مستودعات فيروس نقص المناعة البشرية لدى الأشخاص الذين يتحكمون في إصاباتهم لعقود دون علاج : "من الرائع أن تكون هذه الخلايا متميزة جدًا".
تقول لوين إنها تبحث بالفعل عن الجينات التي حددها فريق بوريتز وتتساءل عما إذا كانت طريقة تحرير الجينوم مثل كريسبر يمكن أن تدمر الخزانات ، على سبيل المثال ، من خلال شل أحد جينات CD4 التي تعيق مسار موت الخلية .
يقول Lichterfeld إن مختبره لديه عمل غير منشور يشير بالمثل إلى أن خلايا الخزان المصابة هذه لها خصائص خاصة تجعلها مقاومة للهجوم المناعي . يقول: "إنه أمر رائع حقًا كيف استخدمنا أساليب تقنية مختلفة تمامًا ولكننا توصلنا إلى استنتاجات مماثلة نسبيًا".
يقول بوريتز ، الذي أمضت مجموعته 11 عامًا في هذا المشروع ، إن النتائج "منطقية تمامًا لهذه الظاهرة الغامضة التي نفترض أنها تسمى زمن انتقال الفيروس". إنه فضولي بشكل خاص حول سبب إنشاء هذه الأنماط من التعبير الجيني . يمكن أن تكون خلايا CD4 هذه أنواعًا مميزة لها خصائص خاصة تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة لفترة أطول من غيرها . أو يمكن أن يكون السبب هو أن عدوى فيروس نقص المناعة البشرية تحوِّل الخلايا إلى مخابئ طويلة الأمد . يقول بوريتز: "من المهم للغاية بالنسبة لنا أن نوضح ذلك". "ربما يمكننا منع هذه الآلية ."
المصدر: