محققان موفق به تولید منبع دایمی سلول‌های سازنده میلین شدند

 

محققان دانشگاه روچستر آمریکا موفق به رمزگشایی مکانیک پیچیده سلولی شده‌اند که مسؤول راهنمایی سلول‌های خاصی از مغز برای ادامه تقسیم سلولی است.  

به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا) منطقه اصفهان، دکتر استیو گلدمن، سرپرست این پژوهش می‌گوید: یکی از عوامل مهم در امکان عملی شدن درمان‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی، دستیابی به منبع سلولی سالم و ایمن است. این پژوهش در مورد گروه خاصی از سلول‌های مغزی ثابت می‌کند که اکنون دانشمندان موفق به درک بیولوژی و مکانیزم لازم در کنترل تقسیم سلولی و در نهایت تولید منبع تقریبا نامتناهی از سلول‌ها شده‌اند.

این پژوهش بر سلول‌های پروژنیتور گلیال موسوم به GPCs تمرکز دارد که در ماده سفید مغز یافت می‌شوند. این سلول‌های بنیادی باعث تولید دوسلولی می‌شود که در سیستم عصبی مرکزی وجود دارند؛ الیگو دندروسیت‌ها که باعث تولید میلین (بافت چربی که راه ارتباطی بین سلول‌ها را اصطلاحا عایق بندی می‌کند) می‌شوند و آستروسیت‌ها که برای سلامت و عملکرد سیگنال‌دهی الیگو دندروسیت‌ها و همچنین سلول‌های عصبی بسیار مهم و حیاتی هستند.  

 

بسیاری از بیماری‌ها نظیر ام اس، فلج مغزی و لوکودیستروفی از آسیب به میلین نشات می‌گیرد.

دانشمندان معتقدند که داروهای باززایی در قالب پیوند سلولی امید بزرگی در درمان اختلالات میلین هستند. برای مثال "گلدمن" و همکارانش در بسیاری از مدل‌های حیوانی نشان داده‌اند که GPC های پیوندی می‌توانند در مغز تکثیر شوند و میلین آسیب دیده را اصلاح کنند.

با این وجود یکی از عواملی که مانع پیشبرد درمان بیماری‌های ناشی از آسیب میلین می‌شود، دشواری در تولید منبع فراوانی از سلول‌های مورد نیازاست که البته در این تحقیق، GPCs سلول‌های مورد احتیاج بودند.

دانشمندان در ایجاد، تقسیم و تکثیر این سلول‌ها با موفقیت عمل کردند اما این اتفاق تنها برای مدت محدودی موفقیت آمیز بود و در نتیجه شمار محدودی از سلول‌های قابل استفاده به دست می‌آمد.

به گفته گلدمن، پس از گذشت مدتی، سلول‌ها تقسیم را متوقف کرده و شروع به تخصصی شدن در قالب سلول‌های آستروسیت می‌کنند که برای ترمیم میلین مورد نیاز نبودند. این در حالی است که این سلول ها می‌توانند راه درست تقسیم سلولی را دنبال کنند.

برای غلبه بر این مشکل، محققان نیاز به میزان‌ دقیقی از کنش‌های شیمیایی داشتند تا بتوانند تقسیم و تکثیر سلولی و تبدیل آن ها به الیگو دندروسیت‌ها و آستروسیت‌ها را اداره کنند.

یکی از عوامل کلیدی در تقسیم سلولی، پروتیئن بتا کاتنین است که خود توسط پروتیئن درون سلولی دیگری به نام «گلیکوژن سنتا کیناز 3 بتا» موسوم به GSK3B تنظیم می‌شود. GSK3B با اضافه کردن یک مولکول فسفات اضافی با ساختار بتا کاتنین، آن را تغییر داده و در حقیقت بارکدی را برای آن تعیین می‌کند تا پس از این سلول با استفاده از آن، پروتیئن مذکور را دسته بندی کرده و آن را به منظور نابودی همراهی سازد.

طی این مراحل، زمانی که تقسیم سلولی لازم است، این فرآیند توسط سیگنالی دیگر که GSK3B را مسدود می‌کند، وقفه‌دار می‌شود.

زمانی که این اتفاق می‌افتد، پروتئین بتا کاتنین از نابودی در امان می‌ماند و در نهایت راه خود را به هسته سلول پیدا کرده و این جا مکانی است که مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی سلول را برای تقسیم شدن راهنمایی می‌کند.

گرچه پس از مدتی این روند کند می‌شود و سلول‌ها به جای نسخه برداری، به گونه‌های دیگری تبدیل می‌شوند. چالش دانشمندان، یافتن راهی برای فریب سلول‌ها در ادامه دادن تقسیم سلولی بدون ایجاد تومور بود.

کشف جدید بر پروتیینی به نام تیروزین فسفاتاز بتا - زتا (PTPRZ1) وابسته است. گلدمن و همکارانش تا مدت زیادی گمان می‌کردند که PTPRZ1 نقش مهمی را در تقسیم سلولی ایفا می‌کند؛ این گیرنده آشکارا در پروفایل‌های مولکولی (GPSs) حضور دارد.

پس از شش سال تلاش در تشخیص عملکرد این گیرنده، دانشمندان متوجه شدند که PTPRZ1 درهم آهنگی با GPSs عمل می‌کند و در علامت گذاری پروتیین بتا کاتنین برای نابودی یا انجام فعالیت‌های مربوط به هسته کمک می‌کند.

در حقیقیت این پیشرفت غیر منتظره علمی، شناسایی مولکولی به نام «پلیوتروفین» بود که اساسا عملکرد گیرنده PTPRZ1 را مسدود می‌کند.

محققان متوجه شدند که می‌توان با تنظیم سطوح پلیوتروفین، نفوذ طبیعی PTPRZ1 را بر تقسیم سلولی کاهش داده و به سلول‌ها امکان ادامه تقسیم سلولی را می‌دهد.

در حالی که این آزمایشات بر سلول‌های اشتقاقی از مغز انسان صورت گرفته است، نویسندگان این پژوهش ادعا می‌کنند که چنین روند مشابهی را نیز می‌توان بر GPS های اشتقاقی از جنین یا سلول‌های پوست برنامه ریزی شده نیز انجام داد.

این امر می‌تواند تعداد سلول‌هایی را که به طور بالقوه از یک نمونه بیمار مشتق شده چه برای انجام پیوند به همان بیمار و چه برای استفاده برای بیماران دیگر افزایش داد.

این پژوهش در مجله "Neuroscience" منتشر شده است.  

ایسنا