توصل باحثون أمريكيون إلى فهم جديد لواحدة من أهم العمليات التي يقوم عليها عمل الجهاز المناعي، بعدما أظهرت دراسة حديثة أن إنتاج الأجسام المضادة الفعالة لا يعتمد فقط على اختيار الخلايا الأقوى كما كان يُعتقد سابقا، بل ينشأ من عملية تبدو عشوائية في ظاهرها، لكنها تؤدي في النهاية إلى نتائج دقيقة وفعالة.
وتقدم النتائج رؤية جديدة قد تساعد مستقبلا في تطوير لقاحات أكثر قدرة على مواجهة الفيروسات سريعة التحور، مثل الإنفلونزا وفيروس نقص المناعة البشرية (HIV).
مراكز خاصة داخل العقد اللمفاوية
داخل العقد اللمفاوية توجد تراكيب متخصصة تُعرف باسم "المراكز الجرثومية"، حيث تخضع الخلايا البائية (B Cells) لسلسلة متواصلة من الطفرات والاختبارات.
وتهدف هذه العملية إلى إنتاج أجسام مضادة تمتلك قدرة أكبر على التعرف على مسببات الأمراض والارتباط بها بصورة أكثر كفاءة.
ولسنوات طويلة، افترض العلماء أن الخلايا التي تنتج أفضل الأجسام المضادة هي التي تنجو وتتكاثر، بينما يتم التخلص من الخلايا الأقل كفاءة.
لكن تفاصيل هذه العملية ظلت غير مفهومة بالكامل.
تجربة غير مسبوقة على أكثر من 100 مركز جرثومي
قاد الدراسة الباحث غابرييل فيكتورا وفريقه في جامعة روكفلر.
وطور الباحثون نموذجا تجريبيا خاصا باستخدام فئران معدلة بحيث تبدأ جميع الخلايا البائية المشاركة في المنافسة بنفس التركيب الجيني للأجسام المضادة.
وأتاح ذلك للعلماء مراقبة العملية التطورية نفسها بشكل متكرر داخل أكثر من 100 مركز جرثومي في الوقت نفسه، وهو أمر لم يكن ممكنًا في الدراسات السابقة.
تقنيات متقدمة لمراقبة تطور المناعة
استخدم الفريق مجموعة من التقنيات الحديثة، من بينها:
المجهر متعدد الفوتونات.
التنشيط الضوئي بالليزر.
تحليل التسلسل الجيني لآلاف الخلايا البائية.
تقنية المسح الطفري العميق (Deep Mutational Scanning).
وتسمح هذه التقنية الأخيرة بتقييم تأثير معظم الطفرات المحتملة على كفاءة الأجسام المضادة من خلال تحليل تسلسل الحمض النووي فقط، دون الحاجة إلى تصنيع الجسم المضاد فعليًا.
عملية تبدو عشوائية لكنها ليست كذلك
أظهرت النتائج أن مصير الخلايا البائية داخل المراكز الجرثومية يبدو عشوائيا إلى حد كبير.
فبعض السلالات الخلوية تتوسع بسرعة كبيرة، بينما تختفي سلالات أخرى رغم امتلاكها طفرات واعدة.
وفي بعض الحالات، تهيمن سلالة واحدة بشكل كامل على المركز الجرثومي فيما يعرف بـ"الانفجار الاستنسالي"، بينما تستمر المنافسة في مراكز أخرى دون ظهور فائز واضح.
تشبيه بعمل الكازينو
لشرح هذه الظاهرة، شبّه الباحثون آلية عمل الجهاز المناعي بطريقة عمل الكازينو.
فعلى الرغم من أن نتائج كل لعبة منفردة قد تبدو عشوائية وغير قابلة للتنبؤ، فإن النظام بأكمله مصمم بحيث يمنح أفضلية إحصائية صغيرة تتكرر آلاف المرات.
وبالمثل، فإن كل جولة من المنافسة بين الخلايا البائية تمنح أفضلية طفيفة للخلايا التي تحمل طفرات مفيدة.
ورغم أن تأثير هذه الأفضلية يكون محدودا في كل جولة على حدة، فإن تكرار العملية مرات عديدة يؤدي في النهاية إلى إنتاج أجسام مضادة أكثر قوة وفعالية.
اكتشافان غير متوقعين
توصل الباحثون إلى نتيجتين فاجأتا المجتمع العلمي.
تفضيل الطفرات الأسهل
أظهرت الدراسة أن الجهاز المناعي لا يختار دائمًا الطفرات التي تؤدي إلى أقوى الأجسام المضادة الممكنة.
وبدلا من ذلك، يميل إلى الاستفادة من الطفرات التي يسهل على آلياته البيولوجية إنتاجها.
انتقاء أكثر صرامة مما كان متوقعا
كما تبين أن المراكز الجرثومية أكثر انتقائية بكثير مما كان يُعتقد سابقًا، إذ تتخلص بسرعة من الخلايا البائية الأقل كفاءة وتمنعها من الاستمرار في المنافسة.
أهمية كبيرة لتطوير اللقاحات
يرى الباحثون أن فهم الطريقة الحقيقية التي تنضج بها الأجسام المضادة قد يفتح الباب أمام تصميم لقاحات أكثر فعالية ضد مسببات الأمراض التي تتغير باستمرار.
ويشمل ذلك فيروسات مثل:
الإنفلونزا الموسمية.
فيروس نقص المناعة البشرية (HIV).
بعض الفيروسات سريعة التحور الأخرى.
وقد يساعد هذا الفهم أيضا على تحسين استراتيجيات تحفيز الجهاز المناعي لإنتاج استجابات دفاعية أقوى وأكثر استدامة.
نموذج جديد لدراسة التطور البيولوجي
إلى جانب التطبيقات الطبية، يعتقد العلماء أن المراكز الجرثومية قد تمثل نموذجا فريدا لدراسة آليات التطور البيولوجي بشكل عام.
فعلى عكس الكائنات الحية الأخرى التي قد تتبع استراتيجيات متعددة للبقاء، تسعى جميع الخلايا البائية داخل هذه المراكز إلى هدف واحد فقط، وهو إنتاج أفضل جسم مضاد ممكن.
وتشير نتائج الدراسة إلى أن النجاح التطوري لا يعتمد دائما على التخطيط الدقيق أو الانتقاء المباشر للأفضل، بل قد ينشأ من تكرار عمليات تبدو عشوائية، لكنها تحمل في طياتها انحيازا بسيطا يقود في النهاية إلى نتائج فعالة للغاية.
