قسم علم الأحياء الخلوي

لقد مضى 11 عامًا منذ تأسيس قسم علم الأحياء الخلوي، حيث كان التركيز الرئيسي على العلاقة الزمانية والمكانية بين المحفزات خارج الخلية والجيل الثاني من الرسائل داخل الخلية. تمت دراسة اقتران استجابة المحفزات في عدد من الأبحاث مع الإشارات الشاذة في أمراض القلب والأوعية الدموية والتليف الرئوي، وبدأنا مؤخرًا دراسات الخلايا المفردة في التليف القلبي أثناء التقدم في العمر. يضم القسم وحدة هندسة الأنسجة والتي تركز على إنتاج الأنسجة القلبية باستخدام خلية قلبية مولدة لخلايا جذعية مستحثة لأجل الدراسات التشخيصية والعلاجية. بالإضافة إلى ذلك، يتم قياس الكالسيوم أثناء تمايز الخلايا الجذعية في عدد لا يحصى من الخلايا الحية السالفة المحددة باستخدام المجهر البؤري، ويتم أيضًا قياس التواصل بين الخلايا من خلال تحفيز نظير الصماوي والصماوي ذاتي الإفراز لخلايا الرئة البشرية. يتم أيضاً تحديد المرض في نموذج الطبق عن طريق إنتاج خلايا جذعية مستحثة عالية القدرات من مريض مصاب بالمرض، بهدف إجراء دراسات تشخيصية وعلاجية دقيقة. وقد اشتمل مجال البحث أيضًا على الصحة البيئية ودراسة تأثير التعرض للملوثات مثل المعادن الثقيلة والمبيدات الحشرية والفثالات والهيروكربونات العطرية متعددة الحلقات في عامة السكان مع الإشارة بشكل خاص إلى النساء والأطفال. يواصل علمائنا السعي للحصول على تمويل خارجي وتعزيز البحث التعاوني وتقديم أحدث التدريب والإرشاد للسعوديين على مستوى ما قبل الدكتوراه وما بعدها.

مجالات التركيز الرئيسية:

•يشتمل التركيز الرئيسي على العلاقة الزمانية والمكانية بين المحفزات خارج الخلية والجيل الثاني من الرسائل داخل الخلية في حالات الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية والتليف الرئوي.

•تطوير الرقعة القلبية باستخدام الخلايا الجذعية البشرية المستحثة عالية القدرات المنتجة لمنصات موصلة من الألياف القلبية والحيوية وذلك لاستخدامها في الاختبارات التشخيصية والعلاجية.

•علم التخلق للخلية المفردة، ومحفزات التحسس الميكانيكي، وشيخوخة الخلايا عند الإصابة بالتليف القلبي أثناء التقدم في العمر باستخدام نموذج الفئران.

•إنشاء خطوط خلايا مستحثة متعددة القدرات من متبرعين عاديين ومتبرعين مصابين بأمراض معينة من أجل البحوث التشخيصية والعلاجية.

•تقييم تعرض البشر للمواد الكيميائية البيئية مثل المعادن الثقيلة والمبيدات الحشرية الكلورية العضوية واسترات الفثالات والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في عامة السكان مع الإشارة بشكل خاص إلى النساء والأطفال[BTA1] . وفحص العلاقة بين التعرض للملوثات والآثار الصحية السلبية مثل النمو العصبي ونتائج الحمل.

•دراسة تأثير السمية الوراثية المحتملة لبعض المواد الكيميائية الموجودة في المنتجات الاستهلاكية باستخدام فحوصات مختلفة ذات نقاط نهائية وراثية مختلفة.

عدد الأقسام

علم الأحياء الخلوي للقلب والأوعية الدموية ونموذج علم الأمراض

تتضمن أحد المشاريع في القسم إنتاج سقالات بيولوجية عن طريق إزالة الخلايا من قلوب الحيوانات لإنتاج سقالات بدون خلايا مع بروتينات المصفوفة خارج الخلايا المحفوظة والأوعية الدموية السليمة، ثم يعاد ملء السقالة منزوعة الخلايا بخلايا جذعية مستحثة وافرة القدرة مشتقة من الجلد. تتم دراسة التفاعلات بين هذه الأعضاء / الأنسجة مع الخلايا المناعية للمستقبل المغاير جينيًا. أظهرت بياناتنا أن هذا النهج قد يؤدي إلى اشتقاق طعم مغاير خيفي. كما يجري الجراحون في القسم جراحة مجهرية معقدة لقلوب القوارض المعدلة وراثيًا في المستقبِل البسيط من أنواع مختلفة سواء البطنية أو الصدرية من خلال تقنية الكفة من أجل إجراء فحوصات بيولوجية ومرضية مختلفة للقلب.

في عمل تعاوني مع مركز زراعة القلب والرئة بمستشفى الملك فيصل التخصصي ومركز الأبحاث، تم إجراء دراسة عن التليف الرئوي مجهول السبب وهو اضطراب متزايد يصيب عادةً الأفراد الذين تزيد أعمارهم عن 55 سنة، ويتجلى فيه الالتهاب والكيسات في الخلية العسلية وتشوه هيكل الرئة، وبؤر أرومية ليفية والتليف وتغاير مكاني ملحوظ. يتمثل أحد أهداف القسم في تحديد ووصف الطفرات الجديدة في جينات البروتينات الرابطة للكالسيوم S100A3 (NM 002960) وS100A13 (NM 002960) والتي تؤدي إلى انخفاض سمات بروتينات S100A3 وS100A13 وترتبط باستتباب الكالسيوم الزائغ داخل الخلايا وانخفاض القدرة على تحمل التوتر التأكسدي في الخلايا المعزولة. وتشير هذه النتائج إلى أن البروتين S100A3 والبروتين S100A13 ينظمان التليف الرئوي واستعادة مستويات بروتين S100A3 وS100A13 مما يحد من الأعراض السريرية ويوفر علاج جديد للمرض. بالإضافة إلى ذلك، تم إنشاء نموذج دراسة المرض في طبق مخبري كمنصة بمحاكاة الخلايا الجذعية المستحثة من المريض، بغرض الدراسات التشخيصية والعلاجية الدقيقة.

تجديد وهندسة الأنسجة

في السنوات الأخيرة، برزت هندسة الأنسجة كمستودع إضافي لتوفير الحلول للطلب المتزايد باستمرار على الأعضاء الحيوية والأنسجة للمرضى من البشر، وقد تضمن أحد المشاريع في هذا القسم إنتاج سقالات الخلايا البيولوجية عن طريق إزالة أنسجة من قلوب الحيوانات لإنتاج سقالات بدون خلايا مع بروتينات المصفوفة خارج الخلايا المحفوظة والأوعية الدموية السليمة، حيث يتم دمج المصفوفة خارج الخلية لقلب الفأر منزوع الخلايا مع الجرافين أحادي الطبقة على السطح البيني SiO2/Si لتجميع ألياف النانو، ويتم تصنيع الهيدروجيل ثلاثي الأبعاد بتجميع المصفوفة خارج الخلية لقلب الفأر وشبكة النانو من الجرافين. ولهذا يتم الجمع بين المصفوفة خارج الخلايا لقلب الفأر منزوع الخلايا مع الجرافين أحادي الطبقة على السطح البيني SiO2/Si لتجميع ألياف النانو، والمصفوفة خارج الخلية لقلب الفأر والجرافين نانوميش لإنتاج هيدروجيل ثلاثي الأبعاد. يتم تقييم السقالات الناتجة عن طريق التحليل الطيفي لرامان والتحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء لفورييه، والتحليل الوزني الحراري، والبلورات بالأشعة السينية، واختبار التوصيل الكهربائي ومجهر القوة الذرية. علاوة على ذلك، تتم دراسة التوافق الحيوي للسقالات من خلال فحوصات موحدة مثل انحلال الدم النشط الذي تتم دراسته على الرقعة لضمان صلاحيتها البيولوجية ووظيفتها لاستخدامها في التطبيقات السريرية المستقبلية.

 النماذج التحولية لأمراض القلب والأوعية الدموية والشيخوخة

يمر القلب بعدة تغييرات وظيفية وهيكلية استجابة للتقدم في العمر، وأحد السمات المميزة انخفاض احتياطي القدرة الانبساطية لعضلة القلب. وتشمل التغيرات الفسيولوجية لدى كبار السن انخفاض الإشارات الودية، وزيادة كتلة البطين الأيسر بسبب زيادة حجم الجدار وسمكه، والانقباض لفترة طويلة والاسترخاء الانبساطي، مما يؤدي إلى انخفاض أداء عضلة القلب. لذلك، تدرس المجموعة لدينا مراحل التليف القلبي المرتبطة بتدرج العمر والتي تؤدي إلى شيخوخة القلب في نموذج الفئران، من خلال تحليل مكونات المصفوفة خارج الخلية وآليات علم التخلق في مراحل عمرية مختلفة، كما تتم دراسة تأثير النظام الغذائي الذي يحتوي على كربوهيدرات ودهون عالية على شيخوخة القلب كعامل بيئي على نفس النموذج وسيتم إجراء التحليل الجزيئي وعلم التخلق أيضاً.

 الصحة البيئية 

منذ إنشاء وحدة أبحاث الصحة البيئية في عام 1990م، ركزت أبحاثها على التلوث البيئي في المملكة العربية السعودية وتأثيره على الصحة العامة. وبشكل أكثر تحديدًا، محاولة تقييم مدى التعرض للملوثات مثل المعادن الثقيلة والمبيدات الحشرية والفثالات والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في عامة السكان مع الإشارة بشكل خاص إلى النساء والأطفال. لقد تغيرت البيئة السعودية بشكل كبير على مدار العقود القليلة الماضية، حيث أدى التطور العمراني والتجاري والصناعي والزراعي السريع للمملكة إلى حدوث عدد من التداعيات البيئية (المحسوسة وغير المحسوسة) بدون قصد. على سبيل المثال، أدت الزيادة الهائلة في وسائل النقل البري والمصانع ومصافي النفط واستخدام المبيدات الحشرية وما إلى ذلك إلى زيادة مستويات تلوث الهواء والغذاء والماء والتي قد تكون هي الأسباب الخفية خلف بعض الأمراض الخطيرة مثل السرطان والعيوب الخلقية وأمراض النمو العصبي وغيرها من المخاطر المحتملة على البيئة والصحة العامة. وقد نجح القسم على مدار سنوات من تحقيق الاعتراف العلمي الوطني والدولي من خلال منشوراته وتمويله وتدريبه وأنشطته التعاونية. قد تمثل الدراسات البيئية خطوات متواضعة على الطريق الطويل لإنشاء قاعدة بيانات يمكنها توفير المعلومات اللازمة لأقسام الصحة العامة ومقدمي الرعاية الصحية وصناع السياسات لتعزيز الوعي بالصحة العامة، وتطوير معرفة أفضل بالصحة والأمراض وكذلك اتخاذ تدابير أكثر ملاءمة.

الخدمات

وصف وقائمة الخدمات المقدمة مثل، الخدمات الأساسية والخدمات السريرية والخدمات البحثية.

ورش العمل:

•التدريب العملي السنوي على زراعة الخلايا الجذعية وصيانتها لأغراض البحث.

•تستغرق ورشة العمل سبعة أيام لزراعة أنسجة الخلايا الجذعية وإجراء التمايز للخلايا القلبية والخلايا السنخية، وتصنيفها عن طريق التألق المناعي ودراسة إطلاق الكالسيوم داخل الخلايا من خلال المجهر البؤري.

•التدريب العملي السنوي على تقنيات زراعة الخلايا الأساسية.

توضح هذه الورشة المبادئ الأساسية في زراعة الخلايا الحيوانية (نظريًا وعمليًا) من خلال شرح:

•الأجهزة والمستلزمات المستخدمة في معمل زراعة الخلايا.

•إجراءات السلامة وتقنيات التعقيم اللازمة لزراعة الأنسجة.

•تقنيات زراعة الخلايا الأساسية مثل الصيانة الروتينية لخطوط الخلايا الثابتة والتجميد والإذابة وحساب الخلايا المزروعة.

•دورة تدريبية عملية حول تقنية الاستشراب السائل عالي الدقة والاستشراب السائل المزود بمقياس طيف الكتلة للأشخاص العاملين أو المهتمين بالعمل في مجالات علوم الحياة وعلم الصيدلة والعلوم الصناعية والبيئية والسريرية والطب الشرعي.

الوظائف

يتم عمل الأبحاث في قسم علم الأحياء الخلوي من قبل فريق متعاون ومتخصص وموهوب يتضمن علماء وفنيي أبحاث.