تقنية تصوير بصري متقدمة تكشف نشاطاً خفياً في خلايا الدم المناعية

تمت مراجعة هذه المقالة وفقًا للعملية والسياسات التحريرية لشبكة Science X. وقد سلط المحررون الضوء على السمات التالية مع ضمان موثوقية المحتوى:

تحتوي عينة دم روتينية على مجموعة متنوعة من الخلايا المناعية التي يمكن أن تكشف عن مؤشرات مهمة حول الصحة والمرض. وتُستخدم هذه الخلايا، المعروفة باسم خلايا الدم المحيطية وحيدة النواة (PBMCs)، على نطاق واسع لدراسة العدوى واضطرابات المناعة الذاتية والسرطان واستجابة الجهاز المناعي للعلاج. وعادةً ما يتعرف العلماء على هذه الخلايا باستخدام الواسمات الفلورية التي ترتبط بعلامات سطحية محددة. ورغم فعاليتها، فإن هذه الطرق توفر معلومات محدودة حول كيفية عمل الخلايا، وقد تُحدِث تغييرات فيها أثناء التحضير. وكما ورد في دورية "بايوفوتونيكس ديسكفري" (Biophotonics Discovery)، تُظهر دراسة حديثة كيف يمكن للتصوير البصري المتقدم أن يكشف عن طبقة من المعلومات لم يكن الوصول إليها ممكنًا من قبل: النشاط الأيضي للخلايا المناعية الفردية داخل عينة دم معقدة.

وتقول ميليسا سكالا من معهد مورغريدج للأبحاث وجامعة ويسكونسن-ماديسون، وكبيرة باحثي الدراسة: "يمكن عزل خلايا الدم المحيطية وحيدة النواة سريريًا بسهولة بالغة، وهي تُستخدم بالفعل في سير العمل السريري. لذا، فإن السؤال هو: ما الذي يمكننا الحصول عليه منها ولم نكن نحصل عليه بالفعل؟"

يكتسب هذا السؤال أهمية سريرية متزايدة؛ إذ تُدرس خلايا PBMCs بشكل روتيني في حالات تتراوح بين سرطانات الدم والإنتان إلى الذئبة الحمراء والتدهور المعرفي. كما أنها تُعد بمثابة المادة الأولية للعلاجات الخلوية مثل علاجات الخلايا التائية الحاملة لمستقبلات المستضد الوهمية (CAR-T)، والتي تُهندَس فيها الخلايا المناعية الخاصة بالمريض لمهاجمة السرطان. ومن شأن فهم ليس فقط عدد الخلايا المناعية الموجودة، بل مدى نشاطها وكفاءتها الأيضية، أن يقدم رؤى جديدة حول تطور المرض والاستجابة للعلاج.

رؤية للأيض دون الحاجة لوسم

تقليديًا، يتطلب قياس أيض الخلايا المناعية إما عزل مجموعات خلوية محددة أو إضافة واسمات فلورية ومجسات كيميائية. ويمكن لهذه الأساليب أن تُغير الخلايا، أو تستهلك العينات، أو تفشل في رصد كيفية تصرف أنواع الخلايا المختلفة معًا. وفي المقابل، تُظهر الدراسة الجديدة طريقة غير مدمرة تقيس الأيض في الخلايا المناعية الفردية بينما تظل جزءًا من عينة PBMCs غير متجانسة.

ولتحقيق ذلك، استخدم الباحثون التصوير الأيضي البصري (OMI)، وهي تقنية طورها وحسنها مختبر سكالا. يعتمد التصوير الأيضي البصري على الفلورة الطبيعية للجزيئات المشاركة في إنتاج الطاقة الخلوية. وبدلاً من إدخال أصباغ خارجية، تستخدم الطريقة المجهر ثنائي الفوتون لاستثارة العوامل المرافقة الأيضية الموجودة طبيعيًا داخل الخلايا وقياس مدة انبعاث الضوء منها. وتوفر هذه الأعمار الزمنية للفلورة معلومات حول الأيض الخلوي وحالة التنشيط. ونظرًا لأن هذا النهج يستخدم إشارات داخلية المنشأ، فإن الخلايا تظل سليمة ومتاحة لإجراء تحليلات إضافية أو للاستخدام العلاجي.

البصمات الأيضية تميز أنواع الخلايا

طبق الفريق تقنية OMI على عينات PBMCs معزولة من دم ثلاثة متبرعين أصحاء، ثم حللوا آلاف الخلايا الفردية في كلتا حالتي السكون والتنشيط. واستُخدمت خوارزميات التعلم الآلي لتحديد ما إذا كانت القياسات الأيضية وحدها قادرة على تحديد مجموعات الخلايا المناعية المختلفة واكتشاف التنشيط المناعي.

أظهرت النتائج أن الأيض يوفر مؤشرًا قويًا على هوية الخلية المناعية ووظيفتها؛ إذ ميز الباحثون الخلايا المنشطة من خلايا PBMCs الساكنة بدقة بلغت نحو 94% بعد ساعتين فقط من التحفيز. كما حددوا الخلايا الوحيدة (Monocytes)، وهي خلايا رئيسية في الجهاز المناعي الفطري، بدقة 96% في العينات الساكنة و88% في العينات المنشطة. وحُددت الخلايا القاتلة الطبيعية (NK) بدقة تقارب 74% في كلتا الحالتين.

تسلط هذه النتائج الضوء على أهمية أيض الخلايا المناعية. ومع أن تعداد الخلايا المناعية يُستخدم بالفعل كعلامات تشخيصية، فإن الأيض يوفر معلومات إضافية حول ما إذا كانت الخلايا نشطة أو كامنة أو تستجيب لتهديد ما. ووجدت الدراسة أن الخلايا الوحيدة والخلايا القاتلة الطبيعية تمتلك بصمات أيضية متميزة بشكل خاص، وهو ما يعكس على الأرجح دورها كخلايا استجابة سريعة في الجهاز المناعي. وفي المقابل، أظهرت الخلايا التائية والخلايا البائية، التي تقود استجابات مناعية تكيفية أكثر تخصصًا، ملفات أيضية أكثر تشابهًا في ظل الظروف التجريبية.

اكتشف أحدث المستجدات في العلوم والتكنولوجيا والفضاء مع أكثر من 100,000 مشترك يعتمدون على Phys.org للحصول على تحليلات يومية. اشترك في نشرتنا الإخبارية المجانية واحصل على تحديثات حول الإنجازات والابتكارات والأبحاث المهمة — يوميًا أو أسبوعيًا.

الخلايا المفردة تكشف عن تباين خفي

والأهم من ذلك، أن نهج الخلية المفردة كشف عن تباين كبير داخل مجموعة الخلايا المناعية؛ فقد أظهرت بعض الخلايا، مثل الخلايا الوحيدة، مستويات عالية من النشاط الأيضي بينما ظلت خلايا أخرى هادئة أيضيًا. ومن شأن هذه الاختلافات أن تختفي في القياسات الإجمالية التي تأخذ متوسط الإشارات عبر العينة بأكملها. ومن خلال قياس الأيض على مستوى الخلايا الفردية، يقدم OMI صورة أكثر تفصيلاً لكيفية عمل الجهاز المناعي.

وقد تكون الطبيعة غير المدمرة لهذه التقنية ذات قيمة خاصة لتطبيقات العلاج الخلوي؛ فالطرق الحالية لتقييم الأيض الخلوي تتطلب غالبًا كواشف أو خطوات معالجة يمكن أن تغير سلوك الخلية. وعلى النقيض من ذلك، تترك تقنية OMI الخلايا حية وقابلة للحياة بعد التحليل، مما يخلق فرصًا لتقييم جودة الخلايا قبل تصنيع المنتجات العلاجية. وتُستخدم خلايا PBMCs عادةً كمادة أولية لعلاجات الخلايا التائية CAR-T وعلاجات الخلايا المناعية الأخرى، مما يجعل التقييم المسبق لكفاءة الخلايا قبل العلاج خيارًا واعدًا.

ويؤكد الباحثون أن التكنولوجيا تظل في المقام الأول أداة بحثية ولا تضاهي بعد دقة طرق الوسم الراسخة لتحديد كل نوع فرعي من الخلايا المناعية. ومع ذلك، فإن قدرتها الفريدة على قياس أيض الخلية المفردة دون تغيير العينات تجعلها مكملاً قيماً للنهج الحالية.

نحو استخدام سريري أوسع

وبالتطلع إلى المستقبل، يأمل الفريق في تطوير هذه التقنية بشكل أكبر للاستخدام الأوسع والنقل إلى التطبيق السريري. ومن خلال الجمع بين التصوير البصري الحيوي المتقدم والتعلم الآلي، يهدفون إلى جعل المعلومات الأيضية أكثر سهولة في الوصول إليها لدراسات السرطان والاضطرابات المناعية والعلاجات الخلوية. ويوضح هذا العمل كيف يمكن للتصوير البصري أن يتجاوز مجرد الرؤية البصرية ليكشف عن معلومات وظيفية حول الخلايا، مما يوفر فهمًا أعمق لديناميكيات الجهاز المناعي في حالتي الصحة والمرض.

لوسيا هوكرمان وآخرون، Autofluorescence lifetime imaging resolves cell heterogeneity within peripheral blood mononuclear cells, Biophotonics Discovery (2026). DOI: 10.1117/1.bios.3.3.035003

بكالوريوس في الأحياء الرياضية، ماجستير في الكتابة الإبداعية. واسع الاطلاع والتجوال مع رؤى فريدة حول العلم واللغة. الملف الشخصي الكامل →

منشورات PhysicsForums ذات الصلة

المزيد من قسم الأحياء والطب

نجح التصوير الأيضي البصري الخالي من الوسم في التمييز بين خلايا PBMCs المنشطة والساكنة بدقة بلغت نحو 94%، وحدد الخلايا الوحيدة والخلايا القاتلة الطبيعية من واقع بصمات العمر الزمني للفلورة الذاتية. وكشفت قياسات الخلية المفردة عن تباين أيضي مع الحفاظ على حيوية الخلية، مما يكمل التنميط المناعي المعتمد على الواسمات.

تم إنشاء هذا الملخص تلقائيًا باستخدام نموذج لغوي كبير (LLM). إخلاء المسؤولية الكامل

نحن نحرص على إتاحة المحتوى الخاص بنا للجميع. يُرجى التفكير في دعم مهمة Science X من خلال الحصول على حساب متميز.