خلايا فيرو: ريادة الطريق في دراسات الفيروسات وابتكار اللقاحات

يحتل خط خلايا فيرو، وهو نموذج خلايا ثديية خالدة مشتقة من خلايا الظهارة الكلوية للقرد الأخضر الأفريقي، مكانة رائدة في مجال أبحاث علم الفيروسات وعلم الأحياء الدقيقة والبيولوجيا الخلوية والجزيئية. ويشمل تطبيقها الواسع النطاق تطوير اللقاحات، والفحوصات الصيدلانية، واستكشاف بيولوجيا الفيروسات والطفيليات، وعلم المناعة السرطانية، واستراتيجيات العلاج المناعي.

أصل خلايا فيرو وخصائصها الرئيسية

يثير التعمق في سلالة خلوية مثل فيرو عدة تساؤلات: ما هي خلايا فيرو بالضبط؟ كيف تم إنشاء سلالة خلايا فيرو؟ ما القصة وراء اسم "فيرو"؟ يهدف هذا القسم إلى توضيح نشأة خلايا فيرو وخصائصها الأساسية.

يعود تاريخ إنشاء سلالة خلايا فيرو إلى عام 1962، حيث نشأت من الخلايا الظهارية للكلى لدى قرد أفريقي أخضر. وقد قام بزراعة هذه السلالة كل من ي. كاواكيتا وياسومورا في جامعة تشيبا باليابان. مصطلح «فيرو» مشتق من «Verda reno» في لغة الإسبرانتو، والتي تعني «الكلى الخضراء»، على الرغم من أن «فيرو» يرمز أيضًا إلى مفهوم «الحقيقة».

تشكل خلايا فيرو عادةً طبقات أحادية، لكنها قادرة على التكيف مع المزارع المعلقة، حيث تظهر بنية شبيهة بالخلايا الظهارية. تتميز هذه الخلايا بشكلها المستدير إلى الممدود وقطرها المتوسط الذي يبلغ حوالي 17 ميكرومتر. والجدير بالذكر أن خلايا فيرو تتميز بعدد كروموسومات أقل من المعتاد، حيث يبلغ العدد النموذجي للكروموسومات 58 في حوالي 66% من مجموعة الخلايا، على الرغم من وجود تباينات ذات عدد كروموسومات أعلى في نسبة ضئيلة (1.7%) من الخلايا.

نسخ خلايا فيرو وخصائصها الفريدة

تُظهر المستنسخات المتميزة المشتقة من سلالة خلايا فيرو سمات فريدة تميزها عن السلالة الأصلية. ومن بين هذه المستنسخات، هناك مستنسخان بارزان لخلايا فيرو هما:

• سلالة خلايا فيرو E6: تُعرف أيضًا باسم فيرو C1008، وينحدر هذا المستنسخ من خلايا فيرو 76، وقد عزلها P.J. Price في عام 1979 باستخدام تقنية التخفيف على لوحات الميكروتيتر. وتُعد خلايا فيرو E6 مناسبة بشكل خاص لزراعة الفيروسات التي تتكاثر ببطء.

• خلايا فيرو 76: نشأت هذه الخلايا من كلية قرد أخضر أفريقي في عام 1968، وتحتفظ بالشكل الظهاري المميز لخلايا فيرو.

لا تزال هذه المتغيرات من خلايا فيرو، إلى جانب السلالة الأصلية، تلعب دورًا أساسيًّا في تقدم الأبحاث الفيروسية وتطوير التدخلات الطبية، مما يؤكد أهميتها في الأوساط العلمية.

معلومات حول زراعة الخلايا

تتطلب زراعة خلايا فيرو، وهي سلالة خلايا قرد، الإلمام بمعايير محددة مثل زمن التضاعف وكثافة البذر ووسط النمو المناسب.

• زمن تضاعف السكان: يبلغ زمن تضاعف خلايا فيرو حوالي 24 ساعة.

• الالتصاق: تلتصق خلايا فيرو بالأسطح وتشكل عادةً طبقات أحادية عند زراعتها.

• كثافة البذر: يُنصح بالبدء بكثافة بذر تبلغ 1 × 10^4 خلية/سم^2. لزراعة خلايا فيرو الملتصقة، اغسلها بمحلول PBS وعالجها بـ Accutase لفصلها. بعد الفصل، قم بطرد الخلايا مركزياً، وأعد تعليقها في وسط جديد، وانقلها إلى قوارير استزراع جديدة.

• وسط النمو: يعتبر كل من Ham’s F12 و DMEM أوساطًا مناسبة لزراعة خلايا فيرو. يجب إضافة 2.5 مليمولار من L-glutamine و 5% من مصل الأبقار الجنينية (FBS) إلى هذه الأوساط لدعم النمو الأمثل. يجب تجديد الوسط مرتين إلى ثلاث مرات أسبوعيًا.

• ظروف النمو: تنمو خلايا فيرو بشكل جيد عند درجة حرارة 37 درجة مئوية في جو مرطب مزود بـ 5% من ثاني أكسيد الكربون (CO2).

• التخزين: للتخزين طويل الأمد، يجب حفظ خلايا فيرو عند درجات حرارة أقل من -150 درجة مئوية، إما في مجمد ذي درجة حرارة منخفضة جدًّا أو في الطور البخاري للنيتروجين السائل.

• عملية التجميد والوسط: للحفظ بالتبريد، استخدم CM-1 أو CM-ACF، أو وسط النمو الذي يحتوي على مصل الجنين البقري (FBS) وديميثيل سلفوكسيد (DMSO)، كوسط تجميد. استخدم تقنية التجميد البطيء، مع خفض درجة الحرارة تدريجيًا بمقدار 1 درجة مئوية في الدقيقة.

• عملية الذوبان: قم بذوبان خلايا فيرو عن طريق غمر الحاوية في حمام مائي بدرجة حرارة 37 درجة مئوية وقم بهزها برفق لمدة 40-60 ثانية. بعد ذلك، قم بتخفيف الخلايا في وسط جديد، ثم قم بالطرد المركزي لإزالة مادة الحماية من التجميد، وأعد تعليقها في وسط نمو جديد، ثم ضعها في قارورة جديدة لاستعادة نشاطها ونموها.

• مستوى السلامة الحيوية: يجب التعامل مع خلايا فيرو في مختبر يستوفي متطلبات مستوى السلامة الحيوية 1.

تطبيقات خط الخلايا «فيرو» في مجال البحوث

يتمتع خط خلايا فيرو بتطبيقات بحثية عديدة في مجالي بيولوجيا الخلية وعلم الفيروسات. وقد ناقشنا هنا بعضًا منها على وجه التحديد.

خلايا فيرو في أبحاث الفيروسات وإنتاج اللقاحات

أصبحت خلايا فيرو، المستمدة من خلايا كلى القرد الأخضر الأفريقي، عنصرًا أساسيًّا في تطوير العمليات الحيوية للقاحات ضد فيروسات متنوعة، بما في ذلك فيروس شلل الأطفال وفيروس التهاب الدماغ الياباني. وتسلط قدرتها على التكيف في كل من المزارع الملتصقة والمعلقة، وقدرتها الواسعة على دعم الفيروسات، بما في ذلك مسببات الأمراض مثل فيروس «ديس بيتيت رومينانتس»، الضوء على أهميتها في عزل الفيروسات وتطوير اللقاحات.

وقد استخدمت دراسات عديدة خلايا فيرو لإنتاج لقاحات بشرية. على سبيل المثال، أظهرت دراسة بارزة نُشرت في عام 2019 استخدام خلايا فيرو في تطوير لقاح معطل لفيروس الحمى الصفراء [2].

تُستخدم خلايا فيرو بشكل شائع في دراسات العدوى الفيروسية، مثل دراسة أُجريت في عام 2020 حيث تم إصابة خلايا فيرو بعزلات مختلفة من فيروس SARS-CoV-2 لدراسة خصائص نمو الفيروس [4]. وبالمثل، بحثت دراسة أخرى في استجابات الخلايا لعدوى SARS-CoV-2 باستخدام مزرعة خلايا فيرو [5].

دور خلايا فيرو في هندسة الأنسجة وتطوير العمليات الحيوية الأولية

بالإضافة إلى إنتاج اللقاحات، تساهم خلايا فيرو في هندسة الأنسجة والمجال الأوسع لتطوير العمليات الحيوية، مما يؤكد الحاجة إلى إجراء أبحاث مستمرة حول خصائصها وتطبيقاتها. ويعد اختيار السلالات الفرعية المناسبة من خلايا فيرو أمرًا أساسيًا لتعظيم إمكاناتها في صناعات التكنولوجيا الحيوية والصناعات الدوائية.

تطبيق خلايا فيرو في اختبار فعالية الأدوية وسلامتها

تُستخدم خلايا فيرو بشكل متكرر في اختبار الأدوية لتقييم فعالية وسلامة المركبات الصيدلانية. وغالبًا ما تُعتبر هذه الخلايا نموذجًا قياسيًا لخلايا الكلى الطبيعية في الدراسات التي تبحث في التأثيرات السامة للخلايا لمختلف الأدوية والعوامل العلاجية. على سبيل المثال، أظهرت الأبحاث التي قارنت تأثير مستخلصات جذور نبات Terminalia avicennioides على كل من HepG2، وهو خط خلوي لسرطان الكبد، وخلايا فيرو المستمدة من ظهارة كلى القرود، أن المستخلصات كانت أكثر ضررًا للخلايا السرطانية مقارنة بالخلايا الطبيعية.

محدودية خلايا فيرو

على الرغم من الاستخدام الواسع النطاق لخلايا فيرو، إلا أن لها حدودها، مثل إنتاج توكسين فيرو والتغيرات الجينومية التي قد تؤثر على تطبيقات معينة. ويعد فهم السلالات الفرعية المحددة والسمات الجينومية لخلايا فيرو، بما في ذلك سلالة فيرو F6، أمرًا ضروريًا لتحسين استخدامها في مختلف العمليات الحيوية.

اكتشف خلايا «فيرو» ومشتقاتها لاستخدامها في تطبيقات بحثية رائدة

المنشورات البحثية

فيما يلي بعض المنشورات البحثية الحديثة والأكثر استشهاداً بها والتي تتناول خلايا فيرو.

تكييف خلايا فيرو مع النمو في المعلق لإنتاج فيروس داء الكلب في وسائط مختلفة خالية من المصل

هذه الدراسة التي نُشرت في مجلة Vaccine Journal (2019) تناولت تكييف خلايا فيرو للنمو في مزارع معلقة لإنتاج فيروس داء الكلب بتتر عالٍ باستخدام وسائط مختلفة خالية من المصل.

قابلية طفيلي التوكسوبلازما غوندي (Toxoplasma gondii) للتأثر بمستخلص الإيثانول من نبات تينوسبورا كريسبا (Tinospora crispa) في خلايا فيرو

نُشرت هذه الورقة البحثية في مجلة Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine في عام 2019. اقترحت الدراسة أن المستخلص الإيثانولي لنبات Tinospora crispa له تأثير ضار على طفيلي Toxoplasma gondii. ومع ذلك، فهو آمن للخلايا المضيفة (سلالة خلايا فيرو).

تأثيرات مستخلص أوراق نبات Colchicum baytopiorum على السمية الخلوية ومسارات موت الخلايا في سلالتي الخلايا C-4 I و Vero

نُشرت هذه المقالة في مجلة اتحاد البلقان لعلم الأورام في عام 2021. في هذه الدراسة، استكشفت أوزليم داغديفيرين أوزسوليميز وغول أوزكان التأثير السام للخلايا لمستخلص أوراق نبات Colchicum baytopiorum على سلالتي الخلايا C-4I وVero.

الريسفيراترول يثبط تكاثر فيروس متلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة 2 (SARS-CoV-2) في خلايا Vero المزروعة

استخدمت هذه الدراسة، التي نُشرت في مجلة «أبحاث العلاج بالنباتات» (Phytotherapy Research) (2021)، خلايا فيرو المصابة بفيروس SARS-CoV-2 لدراسة التأثير العلاجي للريسفيراترول على تكاثر الفيروس.

تثبط الستاتينات المحبة للدهون إنتاج فيروس زيكا في خلايا فيرو

تقترح هذه الورقة البحثية المنشورة في مجلة Nature Scientific Reports (2019) أن الستاتينات المحبة للدهون، أي السيريفاستاتين، واللوفاستاتين، والفوفاستاتين، والسيمفاستاتين، والميفاستاتين، يمكنها إعاقة إنتاج فيروس زيكا في خلايا فيرو.

موارد خاصة بخلايا فيرو: بروتوكولات ومقاطع فيديو والمزيد

• إدخال الجينات في خلايا فيرو: سيرشدك هذا الرابط إلى بروتوكول إدخال الجينات في خلايا فيرو.
• إدخال الجينات في سلالة خلايا فيرو: يشرح هذا الفيديو بروتوكول إدخال الجينات في سلالة خلايا فيرو.
• إعادة زراعة خلايا فيرو: يصف هذا الفيديو التوصيات العامة لإعادة زراعة سلالات الخلايا الملتصقة.

بروتوكولات زراعة الخلايا

• زراعة خلايا فيرو: يحتوي هذا الموقع الإلكتروني على بروتوكول مفصل جيدًا لزراعة خلايا فيرو.
• زراعة خلايا فيرو: قد تساعدك هذه الوثيقة في تعلم بروتوكول تكاثر خلايا فيرو وصيانتها وتجميدها.

المراجع

1. Ammerman, N.C., M. Beier‐Sexton, and A.F. Azad, Growth and maintenance of Vero cell lines. Current protocols in microbiology, 2008. 11(1): p. A. 4E. 1–A. 4E. 7.
2. باتو، ت. ب.، وآخرون، تنقية فيروس الحمى الصفراء المنتج في خلايا فيرو لتصنيع اللقاح المعطل. اللقاح، 2019. 37(24): ص. 3214–3220.
3. Aliyu-Amoo, H.، وآخرون، التأثير المثبط للتكاثر لمستخلصات وأجزاء جذر نبات Terminalia avicennioides (Combretaceae) Guill and Perr. على سلالات الخلايا HepG2 وVero. Clinical Phytoscience، 2021، 7(1): ص. 1–7.
4. ياو، ب.، وآخرون، عزل فيروس SARS-CoV-2 وخصائص نموه في خلايا فيرو. Virologica Sinica، 2020. 35(3): ص. 348–350.
5. Park, B.K.، وآخرون، «الاختلافات في الإشارات وإنتاج الفيروس في خلايا Calu-3 وخلايا Vero عند الإصابة بفيروس SARS-CoV-2». Biomolecules & Therapeutics، 2021، 29(3): ص. 273.