ما هي النوى الدقيقة؟
تعرف النوى الدقيقة بأنها عبارة عن شظايا من الحمض النووي منفصلة عن النواة الرئيسية وقد نشأت من كروموسوم لامركزي أو شظايا كروماتيد أو كروموسومات كاملة لا يتم تضمينها في نوى الابنة عند اكتمال الطور النهائي أثناء الانقسام؛ لأنها لم تلتصق بالمغزل أثناء الفصل في الطور.
وبالتالي قد تنتج النوى الدقيقة عن آليات تكوينية أو غير متجانسة على سبيل المثال، كسر كروموسوم يؤدي إلى شظايا لامركزية أو تداخل مع الفصل الكروموسومي في الطور، إذ يعد اختبار النواة الدقيقة في المختبر مصطلحًا شاملاً للعديد من اختبارات النواة الصغيرة المختلفة مثل تلك التي تحتوي على السيتوكالاسين B وبدونه ومجموعة متنوعة من جداول العلاج والتعافي، كما يمكن استخدام الخلايا سريعة الانقسام في بروتوكول النواة الصغيرة أحادية النواة وتتطلب قياسًا قويًا للسمية مثل مضاعفة عدد السكان.
اكتشاف النوى الدقيقة:
يمكن اكتشاف النوى الدقيقة بسهولة في الخلايا البينية، ونتيجة لذلك يمكن تسجيلها بسرعة بالعين أو يمكن إجراء التحليل تلقائيًا، وهذا يجعل من العملي تسجيل آلاف الخلايا لكل علاج مما يزيد من حساسية المقايسة، وأخيرًا نظرًا لأن النوى الصغيرة قد تنشأ من تباطؤ الكروموسومات فهناك إمكانية للكشف عن العوامل المسببة لاختلال الصيغة الصبغية وهي فئة من السموم الجينية التي يصعب اكتشافها في اختبارات انحراف الكروموسومات التقليدية.
النواة الصغيرة (MN) هي الأجسام خارج النواة للجزء التالف من الكروموسوم الذي يستخدم عادة لتقييم القدرة السامة للعوامل السامة للجينات، حيث تعد دراسة تلف الحمض النووي على مستوى الكروموسوم جزءًا أساسيًا من اختبار السمية الجينية لأن طفرة الكروموسومات هي حدث مهم في التسرطن، كما يكتسب هذا الاختبار أهمية لأنه يستخدم كبديل لاختبار انحراف الكروموسوم، وتم تسجيل (MN) بمساعدة تلطيخ (Giemsa)، ولكن تم تطوير طريقة(MN) لاحقًا على طريقة (MN) السيتوكينية لتقييم السمية الجينية للكروموسومات ونقاط النهاية الطفرية.
تم التعرف على النوى الصغيرة في كريات الدم الحمراء لأكثر من 100 عام كأجسام (Howell-Jolly) التي شوهدت في أمراض الدم، حيث تم تقديم الاقتراح الأول لاستخدام تردد النواة الصغيرة كمقياس كمي للضرر الكروموسومي بواسطة (Evans et al)، على الرغم من أن سم المغزل قد وجد سابقًا أنه يحفز النوى الصغيرة في الخلايا السرطانية للاستسقاء في الجسم الحي.
في أوائل السبعينيات وصفت مجموعتان بحثيتان مستقلتان استخدام إنتاج النوى الدقيقة في كريات الدم الحمراء في نقي عظم القوارض كمقياس للضرر الكروموسومي في الحيوانات المعرضة للطفرات في الجسم الحي، حيث كان كونتري مان وهيدل أول من طور طريقة في المختبر باستخدام الخلايا الليمفاوية المحيطية المستزرعة، ونظرًا لأن التعبير عن النوى الصغيرة يعتمد على الخلية التي تخضع للانقسام، فمن المهم أن تكون قادرًا على تحديد الخلايا التي انقسمت مرة واحدة على الأقل أثناء العلاج أو بعده.
جاء الاختراق في هذا المجال عندما اقترح فينيش ومورلي طريقة كتلة الحركات الخلوية، حيث يستخدم هذا السيتوكالاسين- B، وهو سم فطري معزول من(Helminthosporium dematioideum)، لتثبيط الحركية الخلوية دون منع الانقسام، وينتج عن هذا تكوين خلايا ثنائية النواة مما يتيح سهولة التعرف على الخلايا التي خضعت للانقسام النووي وتسجيلها بعد العلاج.
يُفترض أن وجود السنترومير في النوى الصغيرة يشير إلى وجود كروموسوم كامل بدلاً من جزء لامركزي، حيث تتوفر دهانات الكروموسوم تجارياً للوسطيات للكروموسومات البشرية والفأرية ولها ملصقات فلورية مدمجة، كما يمكن استخدام إجراءات وضع العلامات والتهجين للكشف عن السنتروميرات عندما يرغب المحقق في تحديد ما إذا كانت الزيادة في الخلايا ذات النواة الدقيقة ناتجة عن أحداث تكوينية أو متناقضة.
أخيرًا يمكن استخدام المجسات لتسمية كروموسومات فردية محددة وتقييم ما إذا كانت منفصلة بشكل غير مناسب في نواتين ابنتيتين للخلايا ثنائية النواة في الطور البيني، إذ يمكن دمج هذا الاختبار غير المفصلي في اختبار النوى الميكروية لكتلة السيتوكالاسين القياسي لتحديد العوامل غير الوراثية.
اختبار النواة الدقيقة للكتلة الخلوية:
النوى الصغيرة (MN) هي أجسام صغيرة خارج النواة يمكن التعرف عليها بواسطة الفحص المجهري الضوئي الذي ينشأ في الخلايا المنقسمة من الأجزاء (بدون السنترومير) أو الكروموسومات الكاملة الكروماتيدات المتخلفة في الطور، حيث يمكن أن ينتج المنغنيز عن مجموعة كبيرة من الآليات بما في ذلك: عدم ارتباط التوبولين والعيوب في البروتينات الحركية أو التجميع، والتكاثر المتأخر والتعديلات اللاجينية للهيستونات وتشكيل الجسر النووي وتضخيم الجينات.
يمكن تشكيلها تلقائيًا كآلية لإزالة الحمض النووي الإضافي أو أثناء التطور الطبيعي من الخلايا السلفي، وقد تنتج أيضًا عن التعرض لمواد كلاستوجين أو أنوجينات، إذ تم تحليل ترددات MN في أنواع مختلفة من الخلايا (الخلايا الليمفاوية المحيطية وخلايا الدم الحمراء والخلايا الظهارية المقشرة) وتستخدم لرصد الضرر الوراثي في البشر.
يعد اختبار النواة الدقيقة للكتلة الخلوية في الخلايا الليمفاوية البشرية المستزرعة هو الطريقة المفضلة لقياس (MN)، يمكن أيضًا استخدام هذه الطريقة لقياس الجسور النووية والعلامة الحيوية للكروموسومات ثنائية المركز والبراعم النووية المؤشرات الحيوية لتضخيم الجينات، حيث أدت بساطة اختبار (MN) إلى استخدامه الأسي في جميع أنحاء العالم وتتوفر إرشادات لاستخداماته في المراقبة الحيوية البشرية.
ترددات (MN) أعلى عند النساء منها عند الرجال وتزداد مع تقدم العمر، وترد أمثلة على استخدامات هذا المرقم الحيوي لتقييم التعرض للهيدروكربون العطري متعدد الحلقات وكلوريد الفينيل، وفي حين أن جميع الدراسات التي أجريت على عمال كلوريد الفينيل تظهر زيادة في تكوين (MN)، حتى بعد التعرضات التراكمية المختلفة فإن النتائج على الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات تظهر أنه عند مستويات منخفضة معينة من التعرض لا ترتبط بزيادة ترددات (MN).
يعد تحديد تردد النوى الدقيقة (MN) اختبارًا آخر تم استخدامه لتقييم تلف الحمض النووي لدى الأطفال المصابين بسوء التغذية، حيث تتكون المنغنيز من شظايا صبغية (أصل كلستوجينيك) لم يتم دمجها في النواة أثناء الانقسام الفتيلي أو من كروموسومات كاملة لم يتم دمجها في النواة الرئيسية أثناء انقسام الخلية (أصل غير موحد)، كما يظهر المنغنيز في السيتوبلازم كنواة صغيرة، ولتقييم (MN) يلزم تقسيم الخلايا وطريقة لمنع الحركة الخلوية يستخدم السيتوكالاسين B لمنع انقسام الخلايا دون تثبيط الانقسام النووي، مما يسمح بسهولة التعرف على الخلايا المنقسمة على أنها ثنائية النواة.
تقوم كل من النوى الصغيرة والنواة الكبيرة بتكرار جينوماتها وتنقسم خلال كل انقسام خلوي نباتي أو لاجنسي، والذي يمكن أن يحدث لمئات الأجيال، وفي حالات نادرة تخضع الخلايا للتكاثر الجنسي خلال هذه الفترة يتم إنتاج نواة كبيرة جديدة عن طريق إعادة ترتيب جينوم النواة الدقيقة، واستجابةً للمجاعة تتزاوج الخلايا الهدبية أو تتحد مما يؤدي إلى سلسلة معقدة من الأحداث النووية.
تختلف تفاصيل الأحداث النووية باختلاف الأنواع وبمجرد أن تتزاوج الخلايا تخضع النواة الدقيقة للانقسام الاختزالي لتوليد أربع نوى أحادية العدد، وتتكاثر إحدى النوى المجهرية أحادية الصيغة الصبغية لتوليد نواتين أحاديتين متطابقتين، إذ لكل خلية من الخلايا يتم نقل إحدى هذه النوى أحادية الصيغة الصبغية (النواة المهاجرة) إلى العضو الآخر من زوج الخلية، حيث تندمج مع نواة أحادية الصبغية (النواة الثابتة) لتكوين نواة ثنائية الصبغيات جديدة تسمى النواة الميكروية الزيجوتية.
تنفصل الخلايا عن بعضها البعض وتنسخ النواة الزيجوتية جينومها وتنقسم، وتعمل إحدى نواتين الابنتين كنواة صغيرة جديدة للخلية بينما تخضع الأخرى لإعادة ترتيب الحمض النووي لتشكيل نواة كبيرة جديدة (النواة الكبيرة القديمة في شظايا الخلية وتصبح القطع متوترة وتضيع في النهاية).
إن تطوير نواة كبيرة جديدة هو إجراء متعدد الخطوات، حيث تختلف التفاصيل باختلاف الأنواع، للتوضيح في عملية التطور النووي الكبير في الشركات العملاقة تُظهر النواة الكبيرة النامية أو الأنلاج في هذه الكائنات الحية سمات خلوية مميزة، على الرغم من أن هذه المراحل الخلوية ليست نموذجية للمجموعات الهدبية الأخرى إلا أنها توفر مؤشرًا مرئيًا للأحداث الجزيئية التي تبدو شائعة في جميع المجموعات.
يبدأ التطور الكبير للنواة في النواقص بجولات متعددة من تكرار الحمض النووي التي تؤدي إلى تكوين كروموسومات متعددة الخطوط، إذ يختلف مستوى تعدد الخواص باختلاف الأنواع ولكن يمكن أن يصل إلى مستوى يصل إلى 64 بمجرد تشكيلها تخضع الكروموسومات متعددة الخطوط للتفتت وفي نفس الوقت تتشكل الهياكل الشبيهة بالحويصلات داخل الفتحة التي تغلف شظايا الكروموسوم الفردية.
خلال هذه الفترة يولد تجزئة الكروموسومات الكبيرة النواة، بينما تستمر الحويصلات يتم التخلص من كميات كبيرة من الحمض النووي من الأنلاج (في النهاية يتم التخلص من أكثر من 90 ٪ من تعقيد الجينوم النوى في بعض الأنواع قليلة الثراء) أخيرًا، تتفكك الهياكل الحويصلية ويخضع الأنلاج مرة أخرى لجولات متعددة من تكرار الحمض النووي لإحداث المستوى النهائي للنواة الكبيرة الناضجة، وتحدث العملية الكاملة للتطور النووي الكبير على مدى 4 أيام في الأنواع ناقصة الإثراء.
على الرغم من أن النواة الكبيرة النامية من (ciliates) مثل (Tetrahymena) لا تعرض علم الخلايا الفريد للنقصان يبدو أن الأحداث المماثلة تحدث. على سبيل المثال على الرغم من أن رباعي الغشاء لا ينتج كروموسومات متعددة الأوجه مرئية، فإن التطور النووي الكبير يبدأ بجولات متعددة من تكرار الحمض النووي، وخلال الفترة التي تصل فيها النواة إلى محتوى DNA من 4-8 درجة مئوية يحدث تفتيت الكروموسوم، حيث يتبع ذلك تكرار إضافي للحمض النووي بحيث تحتوي النواة الكبيرة الناضجة على حوالي 45 نسخة من كل كروموسوم كبير النواة.
