البوسيات الخارجية (البويضات خارج الخلية:EVs) هي جسيمات صغيرة ذات هيكل غشائي يتم إطلاقها من الخلايا وتلقى اهتماما متزايدا في الآونة الأخيرة. وهي متنوعة في الحجم والأصل والمحتوى والوظيفة وخصائصها البيولوجية معقدة للغاية. فيما يلي نظرة عامة على الخصائص البيولوجية للبويضات الخارجية.
تصنف البويضات الخارجية وفقًا لحجمها وأصلها إلى إكسوسومات ومايكروفيسيكلز وجثة البرمة وغيرها. تتكون الإكسوسومات من هياكل تدعى الإندوسومات في الخلايا ويبلغ حجمها حوالي 30-150 نانومتر. من ناحية أخرى ، يتم توليد المايكروفيسيكلز عن طريق فصلها مباشرة عن غشاء الخلية ، وحجمها أكبر من الإكسوسومات بحوالي 100-1000 نانومتر. يتم إطلاق جثة البرمة عندما تخضع الخلية للموت المبرمج (البرمة) ، وحجمها أكبر بمقدار 1-5 ميكرومتر.
تعمل هذه البويضات الخارجية كوسيلة للاتصال بين الخلايا. يمكن للبويضات الخارجية نقل مجموعة متنوعة من الجزيئات مثل البروتينات والدهون والرنا (مثل المراسل الرنا ، الرنا الصغيرة) والدنا. يتم نقل هذه الجزيئات إلى الخلايا المستهدفة من قبل البويضات الصغيرة وتعمل في تلك الخلايا. على سبيل المثال ، يمكن للمراسل الرنا الموجود في البويضات أن يتحكم في تعبير الجينات في الخلايا المستهدفة.
علاوة على ذلك ، يتم إطلاق البويضات الخارجية أيضًا من خلايا المرض (مثل خلايا السرطان وخلايا العدوى الفيروسية). يمكن أن توفر هذه البويضات مؤشرات لتشخيص الحالة المرضية وتقييم النتائج وتوجيه تطوير علاج جديد.
البويضات الخارجية هي مثل “الأكياس” التي تلتف الخلية على جزء من نفسها وترسلها إلى خلية أخرى ، وتحمل دور نقل المعلومات البيولوجية. تحتوي هذه البويضات على مجموعة متنوعة من الجزيئات البيولوجية مثل الرنا والبروتين والدهون التي تعكس نوع الخلية المصدر وحالتها.
تشمل استخدامات البويضات الخارجية في تشخيص الحالة المرضية الكشف عن سمات الخلايا المصدر لها. على سبيل المثال ، تطلق خلايا السرطان بويضات خارجية ذات خصائص مختلفة عن الخلايا الطبيعية. يمكن تحليل هذه الخصائص لتحديد وجود ونوع ومدى تقدم السرطان ، وتطور تشخيص غير غازي (الخزعة السائلة) بدون غزو.
من الأمثلة العملية لتشخيص الحالة المرضية باستخدام البويضات الخارجية هو الكشف المبكر عن السرطان وتحديد نوعه.
على سبيل المثال ، يعرف أن بويضات الإكسوسوم (نوع من البويضات الخارجية) المشتقة من خلايا السرطان الرئوي موجودة في الدم. يحتوي هذه البويضات على رنا وبروتينات مميزة لخلايا السرطان الرئوي ، وبالتالي يمكن تشخيص السرطان الرئوي عن طريق كشف هذه المكونات.
تشمل الأمثلة العملية الأخرى:
- Sandfeld-Paulsen، B.، Aggerholm-Pedersen، N.، Baek، R.، Jakobsen، K. R.، Meldgaard، P.، Folkersen، B. H.، … & Sorensen، B. S. (2016). Exosomal proteins as prognostic biomarkers in non-small cell lung cancer. Molecular oncology، 10 (10)، 1595-1602.
- بالإضافة إلى ذلك ، تواصل الأبحاث تقدمها في تشخيص سرطان البروستات باستخدام البويضات الخارجية المشتقة من خلايا سرطان البروستات. يتوقع أن يؤدي توظيفها مع علامات معروفة مثل مستضد البروستات الخاص (PSA) إلى تشخيص أكثر دقة.
تشمل الأمثلة العملية الأخرى:
تقييم النتائج: تُستخدم البويضات الخارجية أيضًا لتقييم تطور المرض وفعالية العلاج. على سبيل المثال ، لتقييم فعالية علاج السرطان ، غالبًا ما يكون هناك حاجة إلى التصوير الطبي والفحص النسيجي ، وهي تستغرق الوقت والجهد. ومع ذلك ، يُتوقع أن تمكن تحليل البويضات الخارجية التقييم السريع والتكراري في فترة زمنية قصيرة.
كمثال على تقييم النتائج باستخدام البويضات الخارجية ، يمكن ذكر تقييم النتائج للسرطان.
سرطان الثدي: أظهرت الدراسات أن نمط microRNA (miRNA) الموجود في البويضات الخارجية هو مؤشر قوي لتوقعات سرطان الثدي. يترافق بعض miRNA بشكل وثيق مع تقدم سرطان الثدي ، وبالتالي يمكن توقع نتائج سرطان الثدي من خلال الكشف عن هذه المكونات.
تشمل الأمثلة العملية الأخرى:
سرطان الرئة: تم الإبلاغ عن ارتباط كمية البويضات الخارجية الموجودة في الدم لدى مرضى سرطان الرئة بنتائج سرطان الرئة. على وجه الخصوص ، يشير وجود كمية كبيرة من البويضات الخارجية في الدم إلى توجه سيء للنتائج.
تشمل الأمثلة العملية الأخرى:
تطوير علاجات جديدة: تحمل البويضات الخارجية معلوماتها الخاصة ولها القدرة على تغيير وظيفة الخلايا التي تتلقى هذه المعلومات. يتم تطوير “نظام نقل بيولوجي” لنقل العقاقير والجينات إلى خلايا أو أنسجة محددة باستخدام هذه الخاصية. كما يتوقع أيضًا تطوير علاجات مناعية جديدة باستخدام البويضات الخارجية لتنظيم الاستجابة المناعية.
على سبيل المثال ، علاج الأذين الظهري باستخدام بويضات MSC.
وبهذا الشكل ، تحمل البويضات الخارجية إمكانات لتوفير نصائح لتشخيص الحالة وتقييم النتائج وتطوير علاجات جديدة.
ومع ذلك ، فإن البحث في البويضات الخارجية لا يزال في بدايته ولا يزال هناك الكثير غير المعروف. مازالت آلية تكوين البويضات الخارجية ، وآلية انتقال المعلومات بين الخلايا ، وأنواع الجزيئات الموجودة في البويضات وآليات اختيارها ، وكيفية توزيع ووظيفة البويضات الخارجية في الجسم ، وغيرها من المسائل لا تزال تحتاج إلى مزيد من الكشف.
من المتوقع أن يؤثر البحث في البويضات الخارجية بشكل كبير على علوم الحياة وأيضًا على مجالات التشخيص والرعاية الصحية. على سبيل المثال ، فإن البويضات الخارجية التي يفرزها خلايا السرطان تلعب دورًا مهمًا في تقدم وانتقال السرطان. عن طريق فهم خصائص البويضات الخارجية التي تفرزها خلايا السرطان ، يمكن توقع الكشف المبكر للسرطان والوقاية من التحول وتطوير علاجات جديدة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تطوير علاجات جديدة باستخدام البويضات الخارجية كـ “سيارات نقل” لنقل العقاقير إلى أنسجة أو خلايا محددة.
مع ذلك ، يواجه البحث في البويضات الخارجية العديد من التحديات. تعتبر عملية عزل وتنقية البويضات الخارجية صعبة بسبب صغر حجمها وطبيعتها البيولوجية المعقدة ، والتقنيات البيولوجية العامة غير كافية لذلك. بالإضافة إلى ذلك ، تختلف خصائص البويضات الخارجية بشكل كبير بناءً على نوع وحالة الخلية ، مما يجعل من الصعب تعميم نتائج البحث.
ومع ذلك ، فإن بحوث البويضات الخارجية تتقدم بسرعة رغم التحديات. يتم تطوير طرق جديدة لعزل وتنقية البويضات وتقنيات جديدة لتحديد محتوى البويضات والخلايا المصدرة وتطوير تقنيات جديدة لاستخدام وظيفة البويضات الخارجية في التكنولوجيا الطبية الجديدة. يتميز هذا المجال بالاكتشافات الجديدة والابتكارات التقنية.
تحمل البويضات الخارجية إمكانات لتغيير مفهومنا لـ “التواصل بين الخلايا” الذي نفهمه. إرسال الخلايا أجزاءً من أنفسها إلى خلايا أخرى ونقل المعلومات هو منظور جديد يفتح آفاقًا جديدة في مجالات متعددة بما في ذلك علوم الحياة والطب والصيدلة والهندسة وعلوم المعلومات وغيرها.
المراجع:
- Yáñez-Mó, M., Siljander, P. R. M., Andreu, Z., Zavec, A. B., Borràs, F. E., Buzas, E. I., … & De Wever, O. (2015). Biological properties of extracellular vesicles and their physiological functions. Journal of extracellular vesicles, 4(1), 27066.
- Théry, C., Witwer, K. W., Aikawa, E., Alcaraz, M. J., Anderson, J. D., Andriantsitohaina, R., … & Buzas, E. I. (2018). Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MISEV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines. Journal of extracellular vesicles, 7(1), 1535750.
- Kalluri, R., & LeBleu, V. S. (2020). The biology, function, and biomedical applications of exosomes. Science, 367(6478), eaau6977.
