الخلية الجرثومية

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الخلية الجرثومية هي أي خلية تُنتج الأمشاج في الكائن الحي الذي يتكاثر جنسيًا . في العديد من الحيوانات، تنشأ الخلايا الجرثومية من الخط البدائي وتهاجر عبر أمعاء الجنين إلى الغدد التناسلية النامية . هناك، تخضع للانقسام الاختزالي ، يليه تمايز خلوي إلى أمشاج ناضجة، إما بويضات أو حيوانات منوية . ويُثار جدل حول إمكانية نشوء الخلايا الجرثومية الأولية من الغشاء الأمنيوسي أيضًا. [ 1 ] على عكس الحيوانات، لا تمتلك النباتات خلايا جرثومية مُحددة في مراحل النمو المبكرة. بدلًا من ذلك، يمكن أن تنشأ الخلايا الجرثومية من الخلايا الجسدية في النبات البالغ، مثل النسيج الإنشائي الزهري في النباتات المزهرة . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

مقدمة

تتكون حقيقيات النوى متعددة الخلايا من نوعين أساسيين من الخلايا: الخلايا الجنسية والخلايا الجسدية . تنتج الخلايا الجنسية الأمشاج، وهي الخلايا الوحيدة القادرة على الانقسام الاختزالي والانقسام المتساوي . أما الخلايا الجسدية فهي جميع الخلايا الأخرى التي تُشكل اللبنات الأساسية للجسم، وتنقسم فقط بالانقسام المتساوي. يُطلق على سلالة الخلايا الجنسية اسم الخط الجنسي . يبدأ تحديد الخلايا الجنسية أثناء انقسام الجنين في العديد من الحيوانات، أو في الأديم الظاهر أثناء التكوين الجنيني في الطيور والثدييات . بعد النقل ، الذي يشمل حركات سلبية وهجرة نشطة، تصل الخلايا الجنسية إلى الغدد التناسلية النامية. في البشر، يبدأ التمايز الجنسي بعد حوالي ستة أسابيع من الإخصاب. النواتج النهائية لدورة الخلية الجنسية هي البويضة أو الحيوان المنوي. [ 5 ]

في ظل ظروف خاصة، يمكن للخلايا الجرثومية المزروعة في المختبر أن تكتسب خصائص مشابهة لخصائص الخلايا الجذعية الجنينية . ولا تزال الآلية الكامنة وراء هذا التغيير غير معروفة. وتُسمى هذه الخلايا المتغيرة بالخلايا الجرثومية الجنينية. كلا النوعين من الخلايا يتمتعان بقدرة على التمايز إلى أنواع متعددة من الخلايا في المختبر، ولكن الخلايا الجذعية الجنينية وحدها هي التي أثبتت قدرتها على التمايز إلى أنواع متعددة من الخلايا في الجسم الحي. وقد أظهرت دراسات حديثة أنه من الممكن إنتاج خلايا جرثومية أولية من الخلايا الجذعية الجنينية. [ 6 ]

مواصفة

توجد آليتان لتحديد سلالة الخلايا الجنسية في الجنين . تُسمى الأولى بالآلية ما قبل التكوينية، وتتضمن أن الخلايا التي ستصبح خلايا جنسية ترث المحددات الخاصة بالخلايا الجنسية الموجودة في البلازما الجرثومية (منطقة محددة من السيتوبلازم) للبويضة. وتكون البويضة غير المخصبة لدى معظم الحيوانات غير متناظرة: إذ تحتوي مناطق مختلفة من السيتوبلازم على كميات مختلفة من الحمض النووي الريبوزي الرسول ( mRNA ) والبروتينات.

توجد الطريقة الثانية في الثدييات، حيث لا تُحدد الخلايا الجرثومية بواسطة هذه المحددات، بل بواسطة إشارات تتحكم بها جينات الزيجوت. في الثدييات، تُحفز إشارات من الخلايا المجاورة بعض خلايا الجنين المبكر لتصبح خلايا جرثومية بدائية . تتميز بويضات الثدييات بتناظرها إلى حد ما، وبعد الانقسامات الأولى للبويضة المخصبة، تكون جميع الخلايا الناتجة قادرة على التمايز إلى أي نوع من الخلايا في الجسم، وبالتالي إلى خلايا جرثومية. يبدأ تحديد الخلايا الجرثومية البدائية في فئران المختبر بمستويات عالية من إشارات بروتين تكوين العظام (BMP)، الذي يُنشط التعبير عن عوامل النسخ Blimp-1/ Prdm1 وPrdm14. [ 7 ]

يُعتقد أن الحث كان الآلية الأصلية، وأن آلية تكوين الخلايا الجرثومية، أو الوراثة، نشأت من التطور التقاربي . [ 8 ] ثمة اختلافات جوهرية بين هاتين الآليتين قد تُفسر تطور وراثة البلازما الجرثومية. أحد هذه الاختلافات هو أن الوراثة تحدث عادةً بشكل فوري تقريبًا أثناء النمو (حول مرحلة البلاستوديرم )، بينما لا يحدث الحث عادةً إلا في مرحلة التكوين الجنيني. ولأن الخلايا الجرثومية تكون ساكنة، وبالتالي لا تنقسم، فهي غير قابلة للطفرات.

بما أن سلالة الخلايا الجرثومية لا تتأسس فورًا بالتحفيز، فإن احتمالية حدوث الطفرات تزداد قبل تحديد الخلايا. وتشير بيانات معدل الطفرات المتوفرة إلى ارتفاع معدل طفرات الخط الجرثومي في الفئران والبشر، وهما نوعان يخضعان للتحفيز، مقارنةً بالديدان الأسطوانية (C. elegans) وذبابة الفاكهة (Drosophila melanogaster)، وهما نوعان يخضعان للوراثة. [ 9 ] ويُفترض أن معدل الطفرات المنخفض هو أحد الأسباب المحتملة للتطور التقاربي للبلازما الجرثومية. مع ذلك، يلزم جمع المزيد من بيانات معدل الطفرات عبر عدة تصنيفات، ولا سيما البيانات التي تُجمع قبل وبعد تحديد الخلايا الجرثومية الأولية، قبل أن تُدعم هذه الفرضية حول تطور البلازما الجرثومية بأدلة قوية.

الهجرة

تنقسم الخلايا الجرثومية الأولية، وهي الخلايا الجرثومية التي لا تزال بحاجة إلى الوصول إلى الغدد التناسلية (المعروفة أيضًا باسم الخلايا الجرثومية الأولية أو الخلايا التناسلية الأولية)، بشكل متكرر في مسار هجرتها عبر الأمعاء وإلى الغدد التناسلية النامية. [ 10 ]

اللافقاريات

في ذبابة الفاكهة (دروسوفيلا) ، وهي كائن نموذجي ، تتحرك الخلايا القطبية بشكل سلبي من الطرف الخلفي للجنين إلى الجزء الخلفي من الأمعاء الوسطى نتيجةً لانطواء البلاستوديرم. ثم تتحرك هذه الخلايا بنشاط عبر الأمعاء إلى الميزوديرم . تتمايز خلايا الأديم الباطن ، وتحفز، بالاشتراك مع بروتينات وونين، الهجرة عبر الأمعاء. بروتينات وونين هي مواد كيميائية طاردة توجه الخلايا الجرثومية بعيدًا عن الأديم الباطن إلى الميزوديرم. بعد انقسام الخلايا الجرثومية إلى مجموعتين، تستمر في الهجرة بشكل جانبي ومتوازٍ حتى تصل إلى الغدد التناسلية. تحفز بروتينات كولومبوس، وهي مواد كيميائية جاذبة ، الهجرة في الميزوديرم التناسلي.

الفقاريات

في بيضة الضفدع المائي زينوبوس ، توجد محددات الخلايا الجرثومية في الخلايا الجنينية الأكثر خضرة . تُنقل هذه الخلايا الجرثومية الأولية المفترضة إلى الأديم الباطن للتجويف الجنيني خلال عملية التكوين الجنيني . وتُحدد كخلايا جرثومية عند اكتمال هذه العملية. ثم تبدأ الهجرة من الأمعاء الخلفية على طول الأمعاء وعبر المساريق الظهرية. تنقسم الخلايا الجرثومية إلى مجموعتين وتنتقل إلى الحواف التناسلية المزدوجة. تبدأ الهجرة بثلاث إلى أربع خلايا تخضع لثلاث دورات من الانقسام الخلوي، ليصل عدد الخلايا الجرثومية الأولية التي تصل إلى الغدد التناسلية إلى حوالي 30 خلية. يلعب اتجاه الخلايا الأساسية والجزيئات التي تفرزها، مثل الفيبرونيكتين، دورًا هامًا في مسار هجرة الخلايا الجرثومية الأولية .

تمتلك الثدييات مسار هجرة مشابهًا لمسار الهجرة في الضفدع الأفريقي (Xenopus) . تبدأ الهجرة بـ 50 خلية منوية أولية (gonocytes)، ويصل حوالي 5000 خلية منوية بدائية (PGCs) إلى الغدد التناسلية. ويحدث التكاثر أيضًا أثناء الهجرة، ويستمر لمدة 3-4 أسابيع لدى البشر.

تنشأ الخلايا الجرثومية الأولية من الأديم الظاهر وتهاجر لاحقًا إلى الأديم المتوسط، ثم الأديم الباطن، ثم الجزء الخلفي من كيس المح . بعد ذلك، تنتقل من الأمعاء الخلفية على طول الأمعاء وعبر المساريق الظهرية لتصل إلى الغدد التناسلية (بعد 4.5 أسابيع لدى البشر). يُشكل الفيبرونيكتين هنا أيضًا شبكة مستقطبة مع جزيئات أخرى. تُزود الخلايا الجسدية الواقعة على مسار الخلايا الجرثومية هذه الخلايا بإشارات جاذبة ودافعة وإشارات للبقاء. كما تُرسل الخلايا الجرثومية إشارات إلى بعضها البعض.

في الزواحف والطيور ، تسلك الخلايا الجرثومية مسارًا مختلفًا. تنشأ الخلايا الجرثومية الأولية من الأديم الظاهر وتنتقل إلى الأديم الباطن لتشكيل الهلال الجرثومي ( بنية خارج جنينية أمامية ). ثم تندفع الخلايا التناسلية الأولية إلى الأوعية الدموية وتستخدم الجهاز الدوري للتنقل. وتخرج من الأوعية عندما تصل إلى مستوى الحواف التناسلية . من المحتمل أن يكون التصاق الخلايا ببطانة الأوعية الدموية وجزيئات مثل عوامل الجذب الكيميائي من العوامل المساعدة في هجرة الخلايا الجرثومية الأولية .

جين Sry الموجود على الكروموسوم Y

يُوجّه الجين SRY ( المنطقة المُحدِّدة للجنس على الكروموسوم Y ) نمو الذكور في الثدييات عن طريق تحفيز الخلايا الجسدية في النتوء التناسلي على التطور إلى خصية، بدلاً من مبيض. [ 11 ] يُعبَّر عن جين SRY في مجموعة صغيرة من الخلايا الجسدية في الغدد التناسلية، ويؤثر على هذه الخلايا لتصبح خلايا سيرتولي (الخلايا الداعمة في الخصية). خلايا سيرتولي مسؤولة عن التطور الجنسي الذكري بطرق عديدة. إحدى هذه الطرق تتضمن تحفيز الخلايا البدائية الوافدة على التمايز إلى حيوانات منوية . في غياب جين SRY ، تتمايز الخلايا الجرثومية البدائية إلى بويضات . إزالة النتوءات التناسلية قبل أن تبدأ في التطور إلى خصيتين أو مبيضين يؤدي إلى نمو أنثى، بغض النظر عن الكروموسوم الجنسي المحمول . [ 11 ]

حمض الريتينويك وتمايز الخلايا الجرثومية

حمض الريتينويك (RA) عاملٌ هامٌ يُحفز تمايز الخلايا الجرثومية الأولية. عند الذكور، تُفرز الكلية المتوسطة حمض الريتينويك، الذي ينتقل بدوره إلى الغدد التناسلية، مُحفزًا خلايا سيرتولي على إفراز إنزيم CYP26B1. يقوم CYP26B1 باستقلاب حمض الريتينويك، ولأن خلايا سيرتولي تُحيط بالخلايا الجرثومية الأولية، فإنها لا تتلامس مع حمض الريتينويك، مما يؤدي إلى توقف تكاثرها وعدم دخولها في الانقسام الاختزالي. هذا يمنع بدء تكوين الحيوانات المنوية مُبكرًا. أما عند الإناث، فتُفرز الكلية المتوسطة حمض الريتينويك، الذي يدخل إلى الغدد التناسلية. يُحفز حمض الريتينويك بروتين Stra8، وهو مُنظمٌ أساسيٌ للانقسام الاختزالي الأول، وبروتين Rec8، مما يدفع الخلايا الجرثومية الأولية إلى دخول الانقسام الاختزالي. يُؤدي هذا إلى نمو البويضات التي تتوقف في المرحلة الأولى من الانقسام الاختزالي. [ 12 ]

تكوين الأمشاج

تختلف عملية تكوين الأمشاج ، أي تطور الخلايا الجرثومية ثنائية المجموعة الكروموسومية إلى بويضات أو حيوانات منوية أحادية المجموعة الكروموسومية (على التوالي: تكوين البويضات وتكوين الحيوانات المنوية)، باختلاف الأنواع ، لكن المراحل العامة متشابهة. وتشترك عمليتا تكوين البويضات وتكوين الحيوانات المنوية في العديد من الخصائص، إذ تتضمنان ما يلي:

على الرغم من أوجه التشابه بينهما، إلا أنهما يختلفان اختلافاً كبيراً أيضاً:

  • تتميز عملية تكوين الحيوانات المنوية بانقسامات ميوزية متكافئة ينتج عنها أربع خلايا منوية متكافئة ، بينما يكون الانقسام الميوزي المولد للبويضات غير متماثل : حيث تتكون بويضة واحدة فقط مع جسمين قطبيين أول وثان .
  • توقيت النضج المختلف: يتم إيقاف الانقسام الاختزالي المولد للبويضات في مرحلة واحدة أو أكثر (لفترة طويلة) بينما يكون الانقسام الاختزالي المولد للحيوانات المنوية سريعًا وغير منقطع.

تكوين البويضات

بعد الهجرة، تتحول الخلايا الجرثومية الأولية إلى خلايا بيضية أولية في المبيض المتكون. تتكاثر هذه الخلايا البيضية الأولية بكثرة عن طريق الانقسامات الميتوزية، ليصل عددها إلى 5-7 ملايين خلية لدى الإنسان. ثم يموت الكثير منها، ويبقى حوالي 50,000 خلية. تتمايز هذه الخلايا إلى بويضات أولية. في الأسبوعين الحادي عشر والثاني عشر من عمر الإخصاب، يبدأ الانقسام الميوزي الأول (قبل الولادة لدى معظم الثدييات) ويتوقف في الطور التمهيدي الأول من بضعة أيام إلى سنوات عديدة، وذلك حسب النوع. في هذه الفترة، أو في بعض الحالات عند بداية النضج الجنسي، تفرز البويضات الأولية بروتينات لتكوين غلاف يُسمى المنطقة الشفافة ، كما تُنتج حبيبات قشرية تحتوي على إنزيمات وبروتينات ضرورية للإخصاب. يتوقف الانقسام الميوزي بسبب خلايا الحبيبية الجريبية التي تُرسل إشارات مثبطة عبر الوصلات الفجوية والمنطقة الشفافة. يُعد النضج الجنسي بداية الإباضة الدورية. الإباضة هي إطلاق بويضة واحدة من المبيض إلى الجهاز التناسلي بشكل منتظم، وتسبقها عملية نمو الجريب. تُحفز بعض خلايا الجريب على النمو، ولكن تُبَيَّض بويضة واحدة فقط. يتكون الجريب البدائي من طبقة طلائية من خلايا الحبيبية الجريبية تُحيط بالبويضة. تُفرز الغدة النخامية هرمونات مُحفزة للجريبات (FSH) تُحفز نمو الجريب ونضوج البويضة. تُفرز الخلايا الغلافية المحيطة بكل جريب هرمون الإستروجين . يُحفز هذا الهرمون إنتاج مستقبلات FSH على خلايا الحبيبية الجريبية، وفي الوقت نفسه يُثبط إفراز FSH. ينتج عن ذلك تنافس بين الجريبات، ولا ينجو إلا الجريب الذي يحتوي على أكبر عدد من مستقبلات FSH ويُبَيَّض. يستمر الانقسام الميوزي الأول في البويضة المُبَيَّضة، مُحفزًا بواسطة الهرمونات المُلوتنة (LH) التي تُنتجها الغدة النخامية . يُغلق هرمونا FSH و LH الوصلات الفجوية بين خلايا الجريب والبويضة، مما يُعيق التواصل بينهما. تبقى معظم خلايا الحبيبية الجريبية حول البويضة، مُشكلةً بذلك طبقة الكومولوس. تتراكم في البويضات الكبيرة غير الثديية صفار البيض ، والجليكوجين ، والدهون ، والريبوسومات ، والحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) اللازم لتخليق البروتين خلال المراحل المبكرة من نمو الجنين. ينعكس هذا التخليق الحيوي المكثف للحمض النووي الريبوزي في بنية الكروموسومات ، التي تتفكك وتُشكل حلقات جانبية تُعطيها مظهرًا يُشبه فرشاة المصباح (انظر: كروموسوم فرشاة المصباح).نضج البويضة هو المرحلة التالية من نمو البويضة. يحدث عند البلوغ الجنسي عندما تحفز الهرمونات البويضة على إكمال الانقسام الاختزالي الأول. ينتج عن الانقسام الاختزالي الأول خليتان مختلفتان في الحجم: جسم قطبي صغير وبويضة ثانوية كبيرة. تخضع البويضة الثانوية للانقسام الاختزالي الثاني، مما ينتج عنه تكوين جسم قطبي صغير آخر وبويضة ناضجة كبيرة، وكلاهما خلايا أحادية المجموعة الكروموسومية . تتلاشى الأجسام القطبية. [ 13 ] يتوقف نضج البويضة عند الطور الاستوائي الثاني في معظم الفقاريات. أثناء الإباضة، تغادر البويضة الثانوية المتوقفة المبيض وتنضج بسرعة لتصبح بويضة جاهزة للتخصيب. يؤدي التخصيب إلى إكمال البويضة للانقسام الاختزالي الثاني. في الإناث، يحدث تكاثر للخلايا البيضية الأم في الجنين، ويبدأ الانقسام الاختزالي قبل الولادة ويتوقف عند الانقسام الاختزالي الأول حتى سن الخمسين، وتبدأ الإباضة عند البلوغ .

نمو البيض

تحتاج الخلية الجسدية التي يتراوح حجمها بين 10 و20 ميكرومترًا عادةً إلى 24 ساعة لمضاعفة كتلتها من أجل الانقسام المتساوي. وبهذه الطريقة، سيستغرق الأمر وقتًا طويلاً جدًا حتى تصل هذه الخلية إلى حجم بيضة الثدييات التي يبلغ قطرها 100 ميكرومتر (بعض الحشرات لديها بيض يصل قطره إلى 1000 ميكرومتر أو أكثر). ولذلك، تمتلك البيوض آليات خاصة للنمو إلى حجمها الكبير. إحدى هذه الآليات هي وجود نسخ إضافية من الجينات : حيث يتوقف الانقسام الميوزي الأول مؤقتًا لتنمو البويضة وهي تحتوي على مجموعتين من الكروموسومات ثنائية الصيغة الصبغية. تنتج بعض الأنواع العديد من النسخ الإضافية من الجينات، مثل البرمائيات، التي قد يصل عدد نسخها إلى مليون أو مليوني نسخة. وتعتمد آلية تكميلية جزئيًا على عمليات التخليق في خلايا أخرى. ففي البرمائيات والطيور والحشرات، يُصنع المح في الكبد (أو ما يعادله) ويُفرز في الدم . كما يمكن للخلايا المساعدة المجاورة في المبيض أن توفر نوعين من المساعدة الغذائية. في بعض اللافقاريات، تتحول بعض الخلايا البيضية الأولية إلى خلايا حاضنة . ترتبط هذه الخلايا بالبويضات عبر جسور سيتوبلازمية. تُزوّد ​​الخلايا الحاضنة في الحشرات البويضات بجزيئات كبيرة مثل البروتينات والحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA). أما خلايا الحبيبية الجريبية، فهي النوع الثاني من الخلايا المساعدة في المبيض لدى كل من اللافقاريات والفقاريات. تُشكّل هذه الخلايا طبقة حول البويضة وتُغذّيها بجزيئات صغيرة، لا جزيئات كبيرة، ولكنها تُغذّيها لاحقًا بجزيئاتها الأولية الأصغر حجمًا، وذلك عبر وصلات فجوية .

الطفرة وإصلاح الحمض النووي

تشير إحدى الدراسات إلى أن معدل الطفرات في الخلايا الجرثومية الأنثوية في الفئران أقل بنحو 5 أضعاف من معدل الطفرات في الخلايا الجسدية . [ 14 ]

تقوم بويضة الفأر في مرحلة الديكتيات (مرحلة الديبلوتين المطولة) من الانقسام الاختزالي بإصلاح تلف الحمض النووي بنشاط ، بينما لم يُرصد أي إصلاح للحمض النووي في مراحل ما قبل الديكتيات ( مرحلة الليبتوتين ، ومرحلة الزيجوتين، ومرحلة الباكيتين ) من الانقسام الاختزالي. [ 15 ] قد تُسهّل فترة التوقف الطويلة للانقسام الاختزالي في مرحلة الديكتيات ذات الكروماتيدات الأربعة عملية إصلاح تلف الحمض النووي عن طريق إعادة التركيب . [ 16 ]

تكوين الحيوانات المنوية

تُعدّ عملية تكوين الحيوانات المنوية في الثدييات نموذجًا لمعظم الحيوانات. في الذكور من البشر، تبدأ هذه العملية عند البلوغ في الأنابيب المنوية بالخصيتين وتستمر بشكل متواصل. الخلايا المنوية الأولية هي خلايا جرثومية غير ناضجة، تتكاثر باستمرار عن طريق الانقسامات الميتوزية حول الحافة الخارجية للأنابيب المنوية ، بجوار الصفيحة القاعدية . يتوقف بعض هذه الخلايا عن التكاثر وتتمايز إلى خلايا منوية أولية. بعد خضوعها للانقسام الميوزي الأول، تُنتج خليتان منويتان ثانويتان. تخضع هاتان الخليتان للانقسام الميوزي الثاني لتكوين أربع خلايا منوية أحادية المجموعة الكروموسومية. تتمايز هذه الخلايا المنوية شكليًا إلى حيوانات منوية عن طريق تكثف النواة، وقذف السيتوبلازم، وتكوين الجسم القمي والسوط .

لا تُكمل الخلايا الجرثومية الذكرية النامية انقسام السيتوبلازم أثناء تكوين الحيوانات المنوية. ونتيجةً لذلك، تتشكل جسور سيتوبلازمية خلال الطور البيني لضمان اتصال نسخ الخلايا البنتية المتمايزة. تُسمى هذه الجسور بالخلايا المتعددة النوى ، وتتميز بوجود حلقة من TEX14 و KIF23 في مركزها. [ 17 ] [ 18 ] وبهذه الطريقة، تُزود الخلايا أحادية المجموعة الكروموسومية بجميع نواتج الجينوم ثنائي المجموعة الكروموسومية الكامل . على سبيل المثال، تُزود الحيوانات المنوية التي تحمل كروموسوم Y بجزيئات أساسية مُشفرة بواسطة جينات على كروموسوم X.

يُضمن نجاح تكاثر الخلايا الجرثومية وتمايزها من خلال التوازن بين نمو الخلايا الجرثومية وموتها المبرمج . يُعد تحديد "إشارات تحفيز الموت" والبروتينات المستقبلة المقابلة لها أمرًا بالغ الأهمية لقدرة الذكور على الإخصاب. يمكن تحفيز موت الخلايا المبرمج في الخلايا الجرثومية بواسطة مجموعة متنوعة من المواد السامة الطبيعية. تتخصص مستقبلات التذوق من النوع الثاني في الكشف عن المركبات المرة، بما في ذلك القلويدات شديدة السمية. لذا، تلعب مستقبلات التذوق دورًا وظيفيًا في التحكم في موت الخلايا المبرمج في الأنسجة التناسلية الذكرية. [ 19 ]

الطفرة وإصلاح الحمض النووي

تتشابه معدلات الطفرات في خلايا الفئران خلال مراحل تكوين الحيوانات المنوية المختلفة مع مثيلاتها في الخلايا الجرثومية الأنثوية، أي أنها أقل بمقدار 5 إلى 10 أضعاف من معدل الطفرات في الخلايا الجسدية [ 20 ] [ 14 ]. وبالتالي، يُعد انخفاض معدل الطفرات سمةً مميزةً للخلايا الجرثومية في كلا الجنسين. يحدث إصلاح إعادة التركيب المتماثل للكسور المزدوجة في الحمض النووي في الفئران خلال المراحل المتتابعة لتكوين الحيوانات المنوية، ولكنه يكون أكثر وضوحًا في الخلايا المنوية الأولية [ 16 ] . ويبدو أن انخفاض معدلات الطفرات في الخلايا الجرثومية مقارنةً بالخلايا الجسدية يعود إلى إزالة تلف الحمض النووي بكفاءة أكبر من خلال عمليات الإصلاح، بما في ذلك إصلاح إعادة التركيب المتماثل أثناء الانقسام الاختزالي [ 21 ] . يزداد معدل الطفرات أثناء تكوين الحيوانات المنوية مع التقدم في العمر [ 20 ] . وتشمل الطفرات في الخلايا المنوية للفئران المسنة زيادةً في انتشار طفرات التحويل مقارنةً بالفئران الصغيرة والمتوسطة العمر [ 22 ] .

الأمراض

ورم الخلايا الجرثومية هو سرطان نادر يصيب الأشخاص من جميع الأعمار. اعتبارًا من عام 2018، شكلت أورام الخلايا الجرثومية 3% من جميع أنواع السرطان لدى الأطفال والمراهقين الذين تتراوح أعمارهم بين 0 و19 عامًا. [ 23 ]

تتواجد أورام الخلايا الجرثومية عادةً في الغدد التناسلية، ولكنها قد تظهر أيضًا في البطن أو الحوض أو المنصف أو الدماغ . قد لا تصل الخلايا الجرثومية المهاجرة إلى الغدد التناسلية إلى وجهتها المقصودة، وقد ينمو الورم أينما استقرت، ولكن السبب الدقيق لا يزال مجهولًا. قد تكون هذه الأورام حميدة أو خبيثة . [ 24 ]

عند وصول الخلايا الجرثومية الأولية التي لا تتمايز بشكل صحيح إلى الغدد التناسلية، قد تنتج أورام الخلايا الجرثومية في المبيض أو الخصية في نموذج الفأر . [ 25 ]

التمايز المستحث

يُعدّ تحفيز تمايز خلايا معينة إلى خلايا جرثومية ذا تطبيقات عديدة. ومن بين آثار هذا التمايز المُحفّز إمكانية القضاء على العقم عند الرجال والنساء. علاوة على ذلك، فإنه يُتيح للأزواج من نفس الجنس إنجاب أطفال بيولوجيين إذا أمكن إنتاج حيوانات منوية من خلايا أنثوية أو بويضات من خلايا ذكرية. وقد ريّد فريق بحث هاياشي وسايتو في جامعة كيوتو الجهود المبذولة لإنتاج الحيوانات المنوية والبويضات من خلايا الجلد والخلايا الجذعية الجنينية. [ 26 ] وقد أنتج هؤلاء الباحثون خلايا شبيهة بالخلايا الجرثومية البدائية (PGLCs) من الخلايا الجذعية الجنينية (ESCs) وخلايا الجلد في المختبر.

تمكن فريق هاياشي وسايتو من تحفيز تمايز الخلايا الجذعية الجنينية إلى خلايا جرثومية بدائية (PGCs) باستخدام التوقيت الدقيق وبروتين تكوين العظام 4 (Bmp4). بعد نجاحهم مع الخلايا الجذعية الجنينية، تمكن الفريق من تحفيز تمايز الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات (iPSCs) إلى خلايا جرثومية بدائية شبيهة بالخلايا الجرثومية (PGLCs). ثم استُخدمت هذه الخلايا الجرثومية البدائية لإنتاج الحيوانات المنوية والبويضات. [ 27 ]

تُعدّ الجهود المبذولة لتطوير الخلايا البشرية أقل تقدماً نظراً لأن الخلايا الجرثومية الأولية المُستخلصة من هذه التجارب لا تكون دائماً قابلة للحياة. في الواقع، لا تتجاوز فعالية طريقة هاياشي وسايتو ثلث فعالية طرق التخصيب في المختبر الحالية، كما أن الخلايا الجرثومية الأولية المُنتجة لا تكون دائماً وظيفية. علاوة على ذلك، لا تقتصر المشكلة على كون الخلايا الجرثومية الأولية المُستحثة أقل فعالية من الخلايا الجرثومية الأولية الطبيعية، بل إنها أيضاً أقل فعالية في إزالة علاماتها فوق الجينية عند تمايزها من الخلايا الجذعية المُستحثة متعددة القدرات أو الخلايا الجذعية الجنينية إلى خلايا جرثومية أولية.

توجد أيضًا تطبيقات أخرى لتحفيز تمايز الخلايا الجرثومية. فقد أظهرت دراسة أخرى أن زراعة الخلايا الجذعية الجنينية البشرية في خلايا ليفية مبيضية خنزيرية معطلة انقساميًا (POF) تؤدي إلى تمايزها إلى خلايا جرثومية، كما يتضح من تحليل التعبير الجيني . [ 28 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ تام ، تيموثي ثيودور كا كي. شو، شاو؛ لي، يونفان؛ وانغ شياو. تشن، يكونغ. قوه، جيلونج؛ فنغ، تشن. لان، جوتشنغ؛ روان، ديجونج؛ هان، دونغ؛ تشانغ، تشينغتشينغ؛ ما، ليانغ؛ ليو، فانغ. شنغ، غوجون. ليو ، بنتاو (مارس 2026). “تكوين السلى في الأجنة ونماذج الخلايا الجذعية”. بيولوجيا الخلية الطبيعية . 28 (3): 409-420 . دوى : 10.1038 / s41556-026-01873-4 . ردمك 1476-4679 . بميد 41776371 .  
  2. ↑ ألبرتس ب، جونسون أ، لويس ج، راف م، روبرتس ك، والتر ب (2002). البيولوجيا الجزيئية للخلية . نيويورك، جارلاند ساينس، 1463 صفحة. ISBN 978-0-8153-3577-1.
  3. ↑ تويمان آر إم (2001). علم الأحياء النمائي . أكسفورد، دار نشر بيوس العلمية، 451 صفحة.
  4. ↑ سينالي آر إم، رانجان بي، ليمان آر (فبراير 2008). " الخلايا الجرثومية خالدة" . مجلة الخلية . 132 (4): 559-562 . doi : 10.1016/j.cell.2008.02.003 . PMID 18295574. S2CID 15768958 .  
  5. ↑ كونوار، ب. س.، وليمان، ر. (يناير 2003). "علم الأحياء النمائي: انجذاب الخلايا الجرثومية" . مجلة نيتشر . 421 (6920): 226-227 . Bibcode : 2003Natur.421..226K . doi : 10.1038/421226a . PMID 12529629. S2CID 29737428 .  
  6. ↑ ترنبيني إل، سبالوتو سي إم، بيريت آر إم، أوشيا إم، هانلي كيه بي، كاميرون آي تي، وآخرون . (فبراير 2006). " تقييم الخلايا الجرثومية الجنينية البشرية: التوافق والتعارض كخلايا جذعية متعددة القدرات" . الخلايا الجذعية . 24 (2): 212-220 . doi : 10.1634/stemcells.2005-0255 . PMID 16144875. S2CID 20446427 .   
  7. ↑ سايتو م، ياماجي م (نوفمبر 2012). "الخلايا الجرثومية الأولية في الفئران" . مجلة كولد سبرينغ هاربور لوجهات نظر في علم الأحياء . 4 (11) a008375. doi : 10.1101/cshperspect.a008375 . PMC 3536339. PMID 23125014 .  
  8. ↑ جونسون ، أ. د.، وألبيريو، ر. (أغسطس 2015). "الخلايا الجرثومية الأولية: السلالة الخلوية الأولى أم الخلايا الأخيرة الباقية؟" . التطور . 142 (16): 2730-2739 . doi : 10.1242/dev.113993 . PMC 4550962. PMID 26286941 .  
  9. ↑ ويتل، سي. أ.، وإكستافور ، سي. ج. (يونيو 2017). "أسباب ونتائج تطورية لنمط تحديد الخلايا الجرثومية البدائية في الحيوانات متعددة الخلايا" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 114 (23): 5784-5791 . Bibcode : 2017PNAS..114.5784W . doi : 10.1073/pnas.1610600114 . PMC 5468662. PMID 28584112 .  
  10. ↑ جيلبرت إس إف (2000). "هجرة الخلايا الجرثومية" . علم الأحياء النمائي ( الطبعة السادسة). سندرلاند (ماساتشوستس): سيناور أسوشيتس. 
  11. 1 2 ألبرتس ب، جونسون أ، لويس ج، وآخرون (2002). "الخلايا الجرثومية الأولية وتحديد الجنس في الثدييات" . البيولوجيا الجزيئية للخلية (الطبعة الرابعة ). جارلاند ساينس.  
  12. ↑ سبيلر سي، كوبمان بي، بولز جيه (نوفمبر 2017). "تحديد الجنس في الخلايا الجرثومية للثدييات". المراجعة السنوية لعلم الوراثة . 51 : 265-285 . doi : 10.1146/annurev-genet-120215-035449 . PMID 28853925 . 
  13. ↑ دي فيليتشي إم، سكالدافيري إم إل، لوباسيو إم، إيونا إس، نازيكون في، كلينجر إف جي، فاريني دي (2004). "المناهج التجريبية لدراسة سلالة الخلايا الجرثومية الأولية وتكاثرها" . تحديث التكاثر البشري . 10 (3): 197-206 . doi : 10.1093/humupd/dmh020 . PMID 15140867 . 
  14. 1 2 مورفي ب، ماكلين دي جيه، ماكماهون سي إيه، والتر سي إيه، مكاري جيه آر (يناير 2013). "تحسين السلامة الجينية في الخلايا الجرثومية للفئران" . بيولوجيا التكاثر . 88 (1): 6. doi : 10.1095/biolreprod.112.103481 . PMC 4434944. PMID 23153565 .  
  15. ↑ جولي سي إل، سميث دي آر (يونيو 1988). "لا يمكن الكشف عن إصلاح الحمض النووي الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية في بويضات الفئران قبل مرحلة النضج". بحوث الطفرات . 208 (2): 115-119 . doi : 10.1016/s0165-7992(98)90010-0 . PMID 3380109 . 
  16. 1 2 ميرا أ (سبتمبر 1998). "لماذا يتوقف الانقسام الاختزالي؟". مجلة البيولوجيا النظرية . 194 (2): 275-287 . Bibcode : 1998JThBi.194..275M . doi : 10.1006/jtbi.1998.0761 . PMID 9778439 . 
  17. ↑ غرينباوم إم بي، يان دبليو، وو إم إتش، لين واي إن، أغنو جيه إي، شارما إم، وآخرون . (مارس 2006). "يُعدّ TEX14 ضروريًا للروابط بين الخلايا والخصوبة في ذكور الفئران" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 103 (13): 4982-4987 . Bibcode : 2006PNAS..103.4982G . doi : 10.1073 / pnas.0505123103 . PMC 1458781. PMID 16549803 .   
  18. ↑ غرينباوم إم بي، إيواموري إن، أغنو جيه إي، ماتزوك إم إم (مارس 2009). "يُعدّ بروتين TEX14 في الفئران ضروريًا لتكوين الجسور بين الخلايا الجرثومية الجنينية، ولكنه ليس ضروريًا لخصوبة الإناث" . بيولوجيا التكاثر . 80 (3): 449-457 . doi : 10.1095/biolreprod.108.070649 . PMC 2805395. PMID 19020301 .  
  19. ↑ لودي أ، جوفرنيني ل، ويلمسكوتير د، جودرمان ت، بوكهوف إ، بيومبوني ب (فبراير 2019). "مستقبلات التذوق: عناصر جديدة في بيولوجيا الحيوانات المنوية" . المجلة الدولية للعلوم الجزيئية . 20 (4): 967. doi : 10.3390/ijms20040967 . PMC 6413048. PMID 30813355 .  
  20. 1 2 والتر، سي. أ.، إنتانو، جي. دبليو.، مكاري، جيه. آر.، مكماهون، سي. أ.، والتر، آر. بي. (أغسطس 1998). "انخفاض معدل الطفرات أثناء تكوين الحيوانات المنوية في الفئران الصغيرة ، ولكنه يزداد في الفئران المسنة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 95 (17): 10015-10019 . Bibcode : 1998PNAS...9510015W . doi : 10.1073/pnas.95.17.10015 . PMC 21453. PMID 9707592 .  
  21. ↑ بيرنشتاين هـ، بايرلي هـ س، هوبف ف أ، ميشود ر إ. الضرر الجيني، والطفرة، وتطور الجنس. مجلة ساينس. 20 سبتمبر 1985؛ 229(4719): 1277-81. doi: 10.1126/science.3898363. PMID 3898363
  22. ↑ والتر، سي. أ.، إنتانو، جي. دبليو.، ماكماهون، سي. أ.، كيلنر، ك.، مكاري، جيه. آر.، والتر، آر. بي. (مايو 2004). "التغيرات الطيفية للطفرات في الخلايا المنوية المستخلصة من فئران مسنة". إصلاح الحمض النووي . 3 (5): 495-504 . doi : 10.1016/j.dnarep.2004.01.005 . PMID 15084311 . 
  23. ↑ "عدد التشخيصات | كيور سيرش" . كيور سيرش لسرطان الأطفال . 22 سبتمبر 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 سبتمبر 2019 .
  24. ↑ أولسون تي (2006). "أورام الخلايا الجرثومية" . CureSearch.org.
  25. ↑ نيكولز، ب.ك.، وشورل، هـ.، ونقوي، س.، وهو، ي.س.، وفان، ي.، وكارميل، م.أ.، وآخرون . (ديسمبر 2019). "تحديد الخلايا الجرثومية في الثدييات بعد استعمار الخلايا الجرثومية الأولية للغدد التناسلية الناشئة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 116 (51): 25677-25687 . Bibcode : 2019PNAS..11625677N . doi : 10.1073 / pnas.1910733116 . PMC 6925976. PMID 31754036 .   
  26. ↑ هاياشي ك، أوغوشي س، كوريموتو ك، شيماموتو س، أوتا هـ، سايتو م (نوفمبر 2012). "ذرية من بويضات مشتقة من خلايا شبيهة بالخلايا الجرثومية الأولية في المختبر في الفئران" . مجلة ساينس . 338 (6109): 971-975 . Bibcode : 2012Sci...338..971H . doi : 10.1126/science.1226889 . PMID 23042295. S2CID 6196269 .  
  27. ↑ سيرانوسكي د (أغسطس 2013). "الخلايا الجذعية: مهندسو البويضات". مجلة نيتشر . 500 (7463): 392-394 . Bibcode : 2013Natur.500..392C . doi : 10.1038/500392a . PMID 23969442. S2CID 34253 .  
  28. ↑ ريتشاردز م، فونغ سي واي، بونغسو أ (فبراير 2010). "تقييم مقارن لأنظمة مختلفة في المختبر تحفز تمايز الخلايا الجرثومية في الخلايا الجذعية الجنينية البشرية" . الخصوبة والعقم . 93 (3): 986-994 . doi : 10.1016/j.fertnstert.2008.10.030 . PMID 19064262 .