تحديد خلايا معبرة عن GFAP المعرضة لعدوى SARS-CoV-2 باستخدام خلايا عصبية بشرية مُشتقة من iPSC

كيف يمكن لفيروس كوفيد-19 الوصول إلى خلايا الدماغ

يفيد كثير من المصابين بكوفيد-19 بمشكلات مثل الصداع، وفقدان حاستي الشم، والارتباك، أو ضبابية ذهنية تستمر. تشير هذه الأعراض إلى أن الفيروس المسبب لكوفيد-19، SARS-CoV-2، قد يؤثر أحيانًا على الدماغ. ومع ذلك، كان من الصعب دراسة أي خلايا دماغية تحديدًا معرضة للخطر وبأي مسار يدخل الفيروس إلى النسيج العصبي. تبني هذه الدراسة نموذجًا مختبريًا بشريًا سريعًا لأنسجة الدماغ لطرح سؤال بسيط لكنه مهم: أي خلايا دماغية هي الأكثر عرضة لـ SARS-CoV-2، وما الذي قد يفسر هذه القابلية؟

بناء طبقة صغيرة من خلايا الدماغ في طبق

بدأ الباحثون بخلايا جذعية محولة بشرية (iPSC)، وهي خلايا بالغة أُعيد برمجتها إلى حالة مرنة تشبه الخلايا الجنينية. وباستخدام وصفة من عوامل نمو ومغذيات متدرجة، شجعوا هذه الخلايا على النضج خلال أسبوعين فقط إلى طبقة مسطحة ثنائية الأبعاد من خلايا شبيهة بالدماغ. أظهر «بصمة» الجينات على مستوى الخلية المفردة أن هذه الطبقة احتوت خليطًا من الأنواع الخلوية الموجودة عادة في الطبقة الخارجية للدماغ، بما في ذلك عدة أنواع من الخلايا العصبية والخلايا الداعمة. من اللافت أن تنوّع أنواع الخلايا بعد 14 يومًا فقط شبَه ما يُرى في أورجانويدات دماغية ثلاثية الأبعاد أكبر تتطلب عادة شهورًا لنموها.

مطابقة نموذج أسرع مع أورجانويدات دماغية معقدة

لتقييم مدى واقعية نظامهم الجديد، قارن الفريق أنماط نشاط الجينات فيه بتلك الموجودة في أورجانويدات دماغية منشورة سابقًا نمت لمدة ستة وعشرة أشهر. شاركت كلا النظامين العديد من المجموعات الخلوية الرئيسية نفسها، مثل الخلايا الشعاعية الدبقية (خلايا داعمة غير ناضجة)، والخلايا العصبية المحفزة والمثبطة، والخلايا العصبية في مراحل مبكرة. وكان الفرق الرئيسي أن النموذج ثنائي الأبعاد السريع احتوى على عدد أكبر من الخلايا البين-عصبية والخلايا النجمية، وهي نوع من الخلايا المساعدة على شكل نجمة، مقارنة بالأورجانويدات الأقدم. يشير هذا المقايضة إلى أنه بينما تفتقر الزرعات ثنائية الأبعاد إلى البنية ثلاثية الأبعاد الكاملة لأنسجة الدماغ، فإنها تلتقط مزيجًا غنيًا من الهويات الخلوية في جزء من الوقت، مما يجعلها مفيدة خصوصًا للدراسات السريعة أثناء اندلاع الأمراض.

تتبّع الخلايا الدماغية المفضلة للفيروس

عرض الفريق بعد ذلك هذه المزارع المختلطة من خلايا الدماغ لسلالات مختلفة من SARS-CoV-2، بما في ذلك الفيروس الأصلي من ووهان والمتغير ألفا، ومراقبة ما حدث خلال الأيام الثلاثة التالية. استطاع الفيروس إصابة الزرعات العصبية ثنائية الأبعاد وإنتاج جسيمات فيروسية جديدة، في حين أن سلالة خلوية عصبية مستخدمة شائعًا (SH-SY5Y) لم تدعم العدوى. على الرغم من أن أقل من 2 في المئة من الخلايا أظهرت علامات عدوى، كان مقدار الفيروس المطلق المُطلق في سائل الزرع كبيرًا. عندما صبغ العلماء البروتينات الفيروسية بالإضافة إلى علامات لأنواع الخلايا الدماغية المختلفة، وجدوا أن العدوى ركّزت أساسًا في الخلايا التي تصنع بروتينًا يسمى GFAP، وهو سمة للخلايا الشبيهة بالخلايا النجمية، بدلاً من الخلايا العصبية.

البحث عن ممر دخول الفيروس على الخلايا النجمية

يدخل SARS-CoV-2 الخلايا عادةً عبر الارتباط ببروتين يسمى ACE2، غالبًا بمساعدة عوامل أخرى على سطح الخلية. وبطريقة مفاجئة، عندما قيّس الباحثون مستويات ACE2 والعوامل المرتبطة بدخول الفيروس على مستوى الثقافة ككل، كانت المستويات منخفضة جدًا، ولم يكن هناك فرق كبير بين خلايا الدماغ ثنائية الأبعاد المعرضة والمقاومة SH-SY5Y. كان نحو 2 في المئة فقط من الخلايا تُظهر بروتين ACE2 قابلًا للكشف، ولم تتداخل هذه الخلايا مع الخلايا الشبيهة بالنجمية الموجبة لـ GFAP. وللحصول على صورة أوضح، رجع الفريق إلى بيانات الجينات على مستوى الخلية المفردة وفحصوا لوحة أوسع من جينات مدخلة مرشحة. هنا، برزت مجموعات الخلايا النجمية بمستويات أعلى بكثير من جين يسمى BSG، الذي يشفر بروتين السطح CD147، وكذلك HSPA5، وهو مساعد مقترح آخر لدخول الفيروس. يقترح هذا النمط أنه، على الأقل في هذا النموذج، قد يستغل SARS-CoV-2 ممرات بديلة على الخلايا الشبيهة بالنجمية بدلاً من الاعتماد على ACE2.

ما معنى هذا للدماغ وكوفيد-19

في هذا النموذج المبسط لخلايا دماغ بشرية، يمكن لـ SARS-CoV-2 أن يصيب الخلايا لكنه يركز بشكل رئيسي على الخلايا الشبيهة بالنجمية التي تحمل مستويات عالية من BSG، بينما يترك معظم الخلايا العصبية دون مساس ودون إثارة استجابة التهابية قوية وواسعة. للمختصين غير المتخصصين، الخلاصة هي أن الفيروس يبدو قادرًا على الوصول وإصابة خلايا داعمة معينة في الدماغ، وأن بروتين سطح بديل، CD147 (من جين BSG)، قد يساعد على فتح الباب. لا يلتقط النموذج بعد كل خصائص الدماغ الحي، مثل الأوعية الدموية أو الخلايا المناعية، لكنه يوفر وسيلة سريعة وواقعية للتحقيق في كيفية تأثر وظائف الدماغ بكوفيد-19 وللاختبار التجريبي لأفكار حول كورونا طويلة الأمد وآثارها العصبية المستمرة الأخرى.

الاستشهاد: Asavapanumas, N., Chaiwijit, P., Suksatu, A. et al. Identifying GFAP-expressing cell susceptibility to SARS-CoV-2 infection using human iPSC-derived neural cells. Sci Rep 16, 10433 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41177-z

الكلمات المفتاحية: كوفيد-19 والدماغ, تعصب SARS-CoV-2 العصبي, الخلايا النجمية, أورجانويدات الدماغ وiPSCs, مستقبلات دخول الفيروس