الكتلة الخلوية الداخلية

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

الكتلة الخلوية الداخلية ( ICM ) أو الأرومة الجنينية (المعروفة باسم الأرومة المتعددة في الجرابيات ) هي بنيةٌ في المراحل المبكرة من نمو جنين الثدييات . وهي كتلة الخلايا الموجودة داخل الكيسة الأريمية التي ستُشكّل في النهاية البنى النهائية للجنين . تتشكل الكتلة الخلوية الداخلية في المراحل الأولى من نمو الجنين ، قبل انغراس البويضة المخصبة في بطانة الرحم . [ 1 ] تُحاط الكتلة الخلوية الداخلية بالكامل بطبقة واحدة من خلايا الأرومة المغذية في الأديم الظاهر المغذي .

مزيد من التطوير

يُعدّ الانفصال الفيزيائي والوظيفي للكتلة الخلوية الداخلية عن الأديم الظاهر المغذي (TE) سمةً مميزةً لنمو الثدييات، وهو أول تحديد لسلالة الخلايا في هذه الأجنة. بعد الإخصاب في قناة فالوب، يخضع جنين الثدييات لدورة انقسامات بطيئة نسبيًا لإنتاج التوتية المكونة من ثماني خلايا . تزيد كل خلية من خلايا التوتية، والتي تُسمى البلاستومير، من مساحة التلامس السطحي مع الخلايا المجاورة لها في عملية تُسمى التراص. ينتج عن ذلك استقطاب للخلايا داخل التوتية، ويؤدي الانقسام اللاحق إلى تكوين الكيسة الأريمية التي تتكون من حوالي 32 خلية. [ 2 ] في الفئران، تتكون الكتلة الخلوية الداخلية الجديدة من حوالي 12 خلية داخلية، بينما يتكون الأديم الظاهر المغذي المحيط بها من 20 إلى 24 خلية. [ 3 ] [ 4 ] يوجد تباين بين أنواع الثدييات فيما يتعلق بعدد الخلايا عند التراص، حيث تُظهر أجنة الأبقار اختلافات متعلقة بالتراص في وقت مبكر يصل إلى 9-15 خلية، بينما لا تظهر هذه الاختلافات في الأرانب إلا بعد 32 خلية. [ 5 ] يوجد أيضًا تباين بين الأنواع في أنماط التعبير الجيني في الأجنة المبكرة. [ 6 ]

ستُنتج الكتلة الخلوية الداخلية (ICM) والأديم الظاهر المغذي (TE) أنواعًا مختلفة من الخلايا مع بدء انغراس البويضة واستمرار تكوين الجنين. تُشكّل خلايا الأديم الظاهر المغذي أنسجة خارج جنينية ، والتي تعمل كداعم للجنين نفسه. علاوة على ذلك، تضخ هذه الخلايا السائل إلى داخل الكيسة الأريمية، مما يؤدي إلى تكوين كيسة أريمية مستقطبة حيث تلتصق الكتلة الخلوية الداخلية بالأديم الظاهر المغذي من أحد طرفيها (انظر الشكل). يؤدي هذا الاختلاف في التموضع الخلوي إلى أن تتخذ خلايا الكتلة الخلوية الداخلية المعرضة لتجويف السائل مصير الأديم الباطن البدائي (أو الأديم الباطن السفلي)، بينما تتخذ الخلايا المتبقية مصير الأديم الظاهر البدائي (أو الأديم الظاهر العلوي). يُساهم الأديم الباطن السفلي في تكوين الأغشية خارج الجنينية ، بينما يُنتج الأديم الظاهر العلوي الجنين نفسه بالإضافة إلى بعض الأنسجة خارج الجنينية. [ 2 ]

تنظيم التخصص الخلوي

بما أن انفصال الخلايا متعددة القدرات في الكتلة الخلوية الداخلية عن باقي الكيسة الأريمية يُعدّ جزءًا لا يتجزأ من نمو الثدييات، فقد أُجريت أبحاثٌ كثيرةٌ لتوضيح الآليات الخلوية والجزيئية المقابلة لهذه العملية. وينصبّ الاهتمام الرئيسي على تحديد عوامل النسخ وجزيئات الإشارة التي تُوجّه الانقسامات غير المتماثلة للخلايا الجنينية، والتي تؤدي إلى ما يُعرف بالخلايا الداخلية والخارجية، وبالتالي تحديد سلالة الخلايا. ومع ذلك، ونظرًا لتنوع أجنة الثدييات وطبيعتها التنظيمية، لا تزال الأدلة التجريبية لتحديد هذه المصائر المبكرة غير مكتملة. [ 3 ]

على مستوى النسخ، ثبت أن عوامل النسخ Oct4 وNanog وCdx2 وTead4 جميعها تلعب دورًا في تحديد وتعزيز تحديد الكتلة الخلوية الداخلية (ICM) والطبقة الخارجية (TE) في أجنة الفئران المبكرة. [ 3 ]

تتأسس عملية استقطاب الخلايا الجنينية المبكرة، من القمة إلى القاعدة، في مرحلة 8-16 خلية بعد انضغاطها. هذا الاختلاف الأولي في البيئة يعزز حلقة التغذية الراجعة الجينية، سواءً في الاتجاه الداخلي أو الخارجي. تُعبّر الخلايا الداخلية عن مستويات عالية من Oct4 ، مما يحافظ على قدرة الخلايا على التمايز إلى أنواع مختلفة من الخلايا ويُثبّط Cdx2 . أما الخلايا الخارجية، فتُعبّر عن مستويات عالية من Cdx2، مما يُحفّز تمايز الخلايا الخارجية ويُثبّط Oct4 .
  • Oct4: يُعبَّر عن Oct4 في الكتلة الخلوية الداخلية (ICM) ويساهم في الحفاظ على قدرتها على التمايز إلى أنواع مختلفة من الخلايا، وهو دورٌ تم تأكيده في الخلايا الجذعية الجنينية للفئران المشتقة من الكتلة الخلوية الداخلية. [ 7 ] تُظهر الخلايا المُعدَّلة جينيًا بحذف جين Oct4، سواءً في الجسم الحي أو في المزارع الخلوية، خصائص مورفولوجية مماثلة للطبقة الخارجية للأوعية الدموية (TE). وقد ثبت أن أحد الأهداف النسخية لـ Oct4 هو جين Fgf4 . يُشفِّر هذا الجين عادةً ربيطةً تُفرزها الكتلة الخلوية الداخلية، والتي تحفز تكاثر الخلايا في الطبقة الخارجية القطبية المجاورة. [ 7 ]
  • نانوغ: يُعبَّر عن نانوغ أيضًا في الكتلة الخلوية الداخلية ويشارك في الحفاظ على قدرتها على التمايز إلى أنواع مختلفة من الخلايا. على عكس أوكت4 ، لا تُظهر الدراسات التي أُجريت على فئران معدومة نانوغ عودة الكتلة الخلوية الداخلية إلى شكل يشبه الأديم الباطن الخارجي، ولكنها تُثبت أن فقدان نانوغ يمنع الكتلة الخلوية الداخلية من توليد الأديم الباطن البدائي. [ 8 ]
  • Cdx2: يُعبر عن Cdx2 بقوة في الطبقة الخارجية للجنين (TE) وهو ضروري للحفاظ على تخصصها. تخضع الفئران المُعدلة وراثيًا التي تفتقر إلى جين Cdx2 لعملية انضغاط، لكنها تفقد سلامة النسيج الطلائي للطبقة الخارجية للجنين خلال المرحلة المتأخرة من الكيسة الأريمية. علاوة على ذلك، يرتفع مستوى التعبير عن Oct4 لاحقًا في خلايا الطبقة الخارجية للجنين هذه، مما يشير إلى أن Cdx2 يلعب دورًا في تثبيط Oct4 في هذا النوع من الخلايا. بالإضافة إلى ذلك، يمكن توليد الخلايا الجذعية الجنينية من فئران مُعدلة وراثيًا تفتقر إلى Cdx2 ، مما يُثبت أن Cdx2 ليس ضروريًا لتخصص الكتلة الخلوية الداخلية (ICM). [ 9 ]
  • Tead4: مثل Cdx2 ، يُعدّ Tead4 ضروريًا لوظيفة الطبقة الخارجية للجنين (TE)، على الرغم من أن عامل النسخ هذا يُعبّر عنه في جميع أنحاء الجسم. تخضع الفئران التي تفتقر إلى Tead4 لعملية انضغاط مماثلة، لكنها تفشل في تكوين تجويف البلاستوسيل. ومثل الأجنة التي تفتقر إلى Cdx2 ، يمكن للأجنة التي تفتقر إلى Tead4 أن تُنتج خلايا جذعية جنينية، مما يشير إلى أن Tead4 غير ضروري لتحديد الكتلة الخلوية الداخلية (ICM). [ 10 ] وقد أظهرت دراسات حديثة أن Tead4 قد يُساعد في زيادة تنظيم Cdx2 في الطبقة الخارجية للجنين، وأن نشاطه النسخي يعتمد على المُنشّط المُساعد Yap. يسمح التموضع النووي لـ Yap في الخلايا الخارجية له بالمساهمة في تحديد خصوصية الطبقة الخارجية للجنين، بينما تقوم الخلايا الداخلية بعزل Yap في السيتوبلازم من خلال عملية فسفرة. [ 11 ]

تعمل عوامل النسخ هذه معًا في حلقة تغذية راجعة إيجابية تُعزز توزيع الخلايا من الكتلة الخلوية الداخلية (ICM) إلى الأديم الظاهر الخارجي (TE). يحدث الاستقطاب الأولي للخلايا الجنينية في مرحلة 8-16 خلية. يظهر الاستقطاب القمي-القاعدي الجانبي من خلال تصوير المؤشرات القمية مثل Par3 وPar6 وaPKC، بالإضافة إلى المؤشر القاعدي E-Cadherin. [ 3 ] يُعتقد أن إرساء هذا الاستقطاب أثناء الانضغاط يُولّد هوية بيئية للخلايا الداخلية والخارجية للجنين. ونتيجةً لذلك، يتضخم التعبير العشوائي لعوامل النسخ المذكورة أعلاه في حلقة تغذية راجعة تُحدد مصير الخلايا الخارجية إلى الأديم الظاهر الخارجي، ومصير الخلايا الداخلية إلى الكتلة الخلوية الداخلية. في هذا النموذج، تُفعّل البيئة القمية جين Cdx2 ، الذي يزيد من تعبيره الذاتي من خلال عامل نسخ لاحق، Elf5. وبالتنسيق مع عامل نسخ ثالث، Eomes ، تعمل هذه الجينات على كبح جينات تعدد القدرات مثل Oct4 و Nanog في الخلايا الخارجية. [ 3 ] [ 9 ] وهكذا، تتخصص الخلايا الخارجية وتتمايز. أما الخلايا الداخلية، فلا تُفعّل جين Cdx2 ، وتُعبّر عن مستويات عالية من Oct4 و Nanog و Sox2 . [ 3 ] [ 4 ] تُثبّط هذه الجينات Cdx2 ، وتحافظ الخلايا الداخلية على قدرتها على التمايز إلى أنواع مختلفة من الخلايا، وتُنتج الكتلة الخلوية الداخلية، وفي النهاية باقي أجزاء الجنين.

على الرغم من أن هذا التباين في التفاعلات الجينية ضروريٌّ لتقسيم خلايا الجنين في الفأر إلى هويتي الكتلة الخلوية الداخلية (ICM) والطبقة الخارجية (TE)، إلا أن بدء هذه الحلقات الارتجاعية لا يزال محل نقاش. ولا يزال من غير الواضح ما إذا كانت هذه الحلقات تُنشأ عشوائيًا أم من خلال تباينٍ سابق، وتسعى الأبحاث الحالية إلى تحديد مؤشرات مبكرة لهذا التباين. فعلى سبيل المثال، تربط بعض الأبحاث بين الانقسامين الأولين خلال التكوين الجنيني، فيما يتعلق بالأقطاب الحيوانية والنباتية المحتملة، وبين التحديد النهائي. وقد يُسهم التقسيم غير المتماثل للمعلومات فوق الجينية خلال هذين الانقسامين الأولين، بالإضافة إلى اتجاههما وترتيب حدوثهما، في تحديد موقع الخلية داخل التوتية أو خارجها. [ 12 ] [ 13 ]

الخلايا الجذعية

تُعرف الخلايا الجنينية المعزولة من الكتلة الخلوية الداخلية لأجنة الثدييات والمُستزرعة باسم الخلايا الجذعية الجنينية . هذه الخلايا متعددة القدرات، عند استزراعها في بيئة مُنسقة بعناية، قادرة على تكوين الطبقات الجرثومية الثلاث (الأديم الظاهر، والأديم الباطن، والأديم المتوسط) لجسم الإنسان البالغ. [ 14 ] على سبيل المثال، يُعد عامل النسخ LIF4 ضروريًا للحفاظ على الخلايا الجذعية الجنينية للفئران في المختبر. [ 15 ] تنفصل الخلايا الجنينية عن الكتلة الخلوية الداخلية المعزولة في الكيسة الأريمية المبكرة، ويساعد رمزها الجيني، الذي تُنظمه جينات Oct4 و Sox2 و Nanog، في الحفاظ على حالتها غير المتمايزة.

إحدى فوائد الطبيعة التنظيمية لتطور أجنة الثدييات هي إمكانية التلاعب بالخلايا الجنينية في الكتلة الخلوية الداخلية (ICM) لإنتاج فئران معدلة وراثيًا . في الفئران، يمكن إدخال طفرات في جين معين باستخدام الفيروسات القهقرية إلى خلايا جذعية جنينية مستنبتة، ثم إعادة إدخالها إلى الكتلة الخلوية الداخلية لجنين سليم. والنتيجة هي فأر هجين، يتطور مع جزء من خلاياه يحتوي على جينوم الخلية الجذعية الجنينية. يهدف هذا الإجراء إلى دمج الجين المتحور في الخلايا الجنسية للفأر بحيث يفتقر نسله إلى أحد أليلي الجين المعني أو كليهما. يستفيد علماء الوراثة على نطاق واسع من تقنية التلاعب بالكتلة الخلوية الداخلية هذه في دراسة وظيفة الجينات في الجهاز التناسلي للثدييات. [ 2 ] [ 14 ]

صور إضافية

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ جيلبرت، سكوت ف. (2000). "التطور المبكر للثدييات" . علم الأحياء التنموي. الطبعة السادسة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 مايو 2022 .
  2. 1 2 3 وولبرت، لويس (2006). مبادئ التنمية ( الطبعة الثالثة). نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN  978-0199275373.
  3. 1 2 3 4 5 6 ماريكاوا، يوسوكي، وآخرون. تأسيس سلالات الأديم الظاهر المغذي والكتلة الخلوية الداخلية في جنين الفأر. التكاثر الجزيئي والتطور 76: 1019-1032 (2009)
  4. 1 2 Suwinska A, Czołowska R, Ozdze_nski W, Tarkowski AK. 2008. تفقد الخلايا الجنينية للفأر قدرتها على التمايز إلى أي نوع من الخلايا بعد الانقسام الخامس: التعبير عن Cdx2 وOct4 والقدرة التطورية للخلايا الجنينية الداخلية والخارجية في أجنة مكونة من 16 و32 خلية. Dev Biol 322:133–144.
  5. ↑ كوياما وآخرون، تحليل قطبية أجنة الأبقار والأرانب بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح، مؤرشف في 23 سبتمبر 2015 في Wayback Machine، بيولوجيا التكاثر، 50، 163-170، 1994
  6. ↑ كويك وآخرون ، التحقق من صحة الجينات المرجعية لدراسات RT-PCR الكمية في بويضات الخنازير وأجنة ما قبل الانغراس، BMC Developmental Biology 2007، 7:58، doi:10.1186/1471-213X-7-58
  7. 1 2 Nichols J, Zevnik B, Anastassiadis K, Niwa H, Klewe-Nebenius D, Chambers I, Sch€oler H, Smith A. 1998. يعتمد تكوين الخلايا الجذعية متعددة القدرات في جنين الثدييات على عامل النسخ POU Oct4. Cell 95:379–391.
  8. ↑ رودا دي جيه، تشيو جيه إل، ليم إل إتش، لوه واي إتش، وانغ بي، نغ إتش إتش، روبسون بي. 2005. التنظيم النسخي لجين nanog بواسطة OCT4 وSOX2. مجلة الكيمياء البيولوجية 280: 24731-24737.
  9. 1 2 سترومبف د، ماو سي إيه، ياماناكا واي، رالستون إيه، تشاوينغساكسوفاك كيه، بيك إف، روسانت جيه. 2005. يُعدّ Cdx2 ضروريًا لتحديد مصير الخلية وتمايز الأديم الظاهر المغذي في الكيسة الأريمية للفأر بشكل صحيح. التطور 132: 2093-2102.
  10. ↑ نيشيوكا ن، ياماموتو س، كييوناري هـ، ساتو هـ، ساوادا أ، أوتا م، ناكاو ك، ساساكي هـ. 2008. يُعدّ Tead4 ضروريًا لتحديد الأديم الظاهر المغذي في أجنة الفئران قبل الانغراس. ميكانيكا التطور 125: 270-283.
  11. ↑ نيشيوكا وآخرون، 2009. مكونات مسار إشارات هيبو، لاتس وياب، تُنظِّم نشاط تيد4 لتمييز الأديم الظاهر المغذي للفأر عن الكتلة الخلوية الداخلية. خلية التطور 16: 398-410.
  12. ↑ بيشوف، ماركوس، وآخرون. تكوين المحور الجنيني-غير الجنيني للكيسة الأريمية للفأر: العلاقات بين اتجاه انقسامات التفلج المبكرة ونمط الانقسامات المتناظرة/غير المتناظرة. التطور 135، 953-962 (2008)
  13. ↑ جيدروسيك، أغنيشكا، وآخرون. دور Cdx2 واستقطاب الخلية في تخصيص الخلايا وتحديد الأديم الظاهر المغذي والكتلة الخلوية الداخلية في جنين الفأر. جينز ديف. 2008 22: 2692-2706
  14. 1 2 روبرتسون، إليزابيث، وآخرون. انتقال الجينات المُدخلة إلى الخلايا متعددة القدرات المستزرعة عبر ناقل فيروسي قهقري. مجلة نيتشر 323، 445-448 (2 أكتوبر 1986)
  15. ↑ سميث إيه جي، هيث جيه كيه، دونالدسون دي دي، وونغ جي جي، مورو جيه، ستال إم، وروغرز دي (1988) تثبيط تمايز الخلايا الجذعية الجنينية متعددة القدرات بواسطة عديدات الببتيد المنقاة. نيتشر، 336، 688-690