تمايز خلوي
يعرف تمايز الخلايا بالعملية التي يصير فيها الخلايا متخصصة، حيث تعني تعدد القدرات استطاعة أن تصبح أي نوع من الخلايا، وهي إمكانية تم ملاحظتها في الخلايا الجذعية أو السلفية في بداية عملية التمايز، إذ تُفقد هذه الإمكانات ببطء مع تمايز الخلية واكتساب وظائف متخصصة.
تقوم عملية التمايز على تغيير الخلية بشكل كبير وشكلها وحجمها ومتطلبات الطاقة، وهذه العملية ليست عملية خطية ولا رجعة فيها، إذ يختار التمايز مجموعة فرعية من المعلومات الجينية ليتم التعبير عنها في مراحل مختلفة من عملية التمايز لذلك، يمكن إعادة الخلايا المتمايزة إلى حالة أكثر بدائية أو شبيهة بالخلايا الجذعية عن طريق إعادة برمجتها للتعبير عن مجموعة معينة من الجينات. تمايز الخلايا هو نتيجة لدمج محفزات مختلفة بطريقة زمانية مكانية، حيث أن تمايز الخلايا حساس لكل من التحفيز الميكانيكي والكيميائي من البيئة، ويمكن أن يسمح لنا الفهم المحسن لعملية التمايز بهندسة العملية لتحقيق النتيجة المرجوة، وهذا صحيح بشكل خاص عند تطوير المواد الحيوية كحاملات توصيل للخلايا الجذعية أو السلفية في الجسم الحي.
النماذج الرياضية لتمايز الخلايا:
تمايز الخلايا هو عبارة عن العملية التي تغير بها الخلايا المنقسمة نوعها الوظيفي أو النمط الظاهري، حيث يُفترض أن جميع الخلايا مشتقة من الخلايا الجذعية، وتحصل على وظائفها عندما تنضج، وغالبًا ما يتم تصميم التركيب الخلوي كمخطط هرمي مع وجود الخلايا الجذعية في أعلى التسلسل الهرمي، إذ تأخذ النماذج الرياضية لتمايز الخلايا في الاعتبار تكاثر وموت وتمايز مجموعة خلايا مميزة بشكل مناسب.
و على سبيل المثال تتمايز الخلايا الموجودة في مجموعة الخلايا الجذعية إلى خلايا متعددة، ولكنها تبقى محافظة على عددها عن طريق التجديد الذاتي، كما تستمد مجموعة الخلايا السلفية من الخلايا الجذعية وتتمايز إلى سلالة محدودة، في حين أن مجموعة الخلايا الناضجة مشتقة من الخلايا السلفية، كما أنها تؤدي بعض الوظائف وتموت بشكل طبيعي. بالنظر إلى هذه المجموعات السكانية على أنها تمايز الخلايا تم اقتراح مجموعة من المعادلات التفاضلية العادية (ODEs) التي تصف ديناميكيات السكان لأربعة مجموعات من الخلايا (الخلايا الجذعية المكونة للدم، الأسلاف، الخلايا المتمايزة، والخلايا المتمايزة نهائيًا)، وهو ما يفسر البيانات السريرية لسرطان الدم.
في علاج السرطان الناجح يبرز عدد خلايا سرطان الدم انخفاضًا أسيًا ثنائي الطور من خلال ملائمة النموذج للبيانات السريرية، حيث تم كشف أن هذا السلوك يتوافق مع معدلات دوران الخلايا المتمايزة والسلفية، علاوة على ذلك أشارت الدراسات إلى أن علاج السرطان يثبط بشدة إنتاج خلايا ابيضاض الدم المتمايزة، لكنه لا يستنفد الخلايا الجذعية لسرطان الدم، حيث قدمت النمذجة الرياضية الخاصة بهم رؤى كمية قيّمة. تتوفر أيضًا مجموعات بيانات وفيرة لأنظمة الخلايا المكونة للدم، والتي يتميز التسلسل الهرمي للخلية بشكل جيد، في أبحاث الخلايا الجذعية المكونة للدم يمكن قياس عدد انقسامات الخلايا الجذعية من خلال تقنيات وضع العلامات، حيث يميز عدد الخلايا الجذعية المكونة للدم المختلفة من خلال عدد الانقسامات الخلوية، والتي تم تحديدها من شدة البروتين الفلوري المدمج في الخلايا الجذعية.
عن طريق ملائمة نموذج رياضي للبيانات قاموا بتقدير المعدل الذي تميل به الخلايا الجذعية المكونة للدم نحو سلالة النخاع أثناء التمايز وبالتالي، فإن النمذجة الرياضية لتمايز الخلايا تحدد المعلمات التي لا يمكن الحصول عليها من البيانات التجريبية التقليدية.
المراجع
e3arabi.com
التصانيف
علم الأحياء التنموي العلوم البحتة علم الاحياء