به گزارش سرویس ترجمه ایمنا، سلول‌های بنیادی از شگفتی‌های بیولوژیکی قابل‌توجه به‌شمار می‌روند که توانایی ترمیم، جایگزینی و بازسازی تمام سلول‌ها را دارند. این سلول‌ها در بیشتر گونه‌های جانوری و انسان‌ها، تنها به تولید انواع خاصی از سلول‌ها محدود شده‌اند. با این حال، بی‌مهرگان بسیاری دارای جمعیتی از سلول‌های بنیادی هستند که در جانوران بالغ پرتوان آن‌ها وجود دارد. این امر باعث می‌شود که این بی‌مهرگان هر نوعی از سلول‌های ازدست‌رفته خود را بازسازی کنند. این فرآیند در بدن بی‌مهرگان به‌عنوان فرآیند بازسازی کل بدن شناخته می‌شود.
مکانیسم عمل و چگونگی بازتولید سلول‌ها، بافت‌ها و اندام‌ها از سوی سلول‌های بنیادی پرتوان بالغ، به‌رغم وجود در گونه‌های مختلف جانوری همچون کرم‌های مسطح و آکوئل‌ها، هیدراها، اسفنج‌ها و مواردی دیگر، همچنان ناشناخته باقی مانده و هرچند سلول‌های بنیادی پرتوان بالغ در بسیاری از دودمان‌های جانوری یافت می‌شوند، مکانیسم‌های تشکیل آن‌ها در طول جنین‌زایی ناشناخته است. با این همه، پژوهشگران دانشگاه هاروارد موفق شده‌اند طی مطالعه‌ای که نتایج آن در مجله Cell منتشر شده است، مسیر مولکولی این سلول‌ها را در یک نوع کرم آکوئل موسوم به «هافستنیا میامیا» (Hofstenia miamia) شناسایی کنند.
مطالعه روی تولید سلول‌های بنیادی
«هافستنیا میامیا» یا کرم پلنگی سه‌نواری، گونه‌ای از کرم‌های آکوئل است که با استفاده از سلول‌های بنیادی پرتوان بالغ به نام «نئوبلاست» قابلیت بازسازی کامل خود را دارد. چنانچه این کرم به قطعات کوچک‌تر تقسیم شود، هر تکه با بازسازی دیگربار همه اندام‌ها، حتی مغز، به‌طور کامل رشد می‌کند. از قطعات بدن این کرم جنین‌های بسیاری تولید می‌شود که به‌راحتی قابلیت مورد آزمایش قرار گرفتن را دارند.
چگونگی ساخت سلول‌های بنیادی پیش از این نیز طی پروتکلی موسوم به تراریختی مورد بررسی قرار گرفته بود. در فرآیند تراریختی چیزی وارد ژنوم یک موجود زنده می‌شود که به‌طور طبیعی بخشی از آن نیست و به این ژنوم جدید، تراریخته گفته می‌شود. وجود سلول‌های بنیادی پرتوان بالغ در بدن، ویژگی مشترک در میان جانورانی به‌شمار می‌رود که قابلیت بازسازی خود را دارند. در واقع این جانوران دارای آن‌گونه از سلول‌های بنیادی هستند که در صورت از دست دادن بخشی از بدن یا زخمی شدن، مسئولیت بازسازی قسمت‌های ازدست‌رفته بدن را بر عهده دارند. بنابراین می‌توان با درک چگونگی تولید آن‌ها به دانش لازم برای کشف ویژگی‌های خاصی دست یافت که به موجودات یادشده توانایی بازسازی خود را می‌دهد.
محققان دریافته‌اند که این توانایی در سلول‌های بنیادی بالغ موجوداتی که قابلیت بازسازی خود را دارند، به‌واسطه بیان ژنی به‌نام پی‌وی (Piwi) انجام می‌گیرد. با این همه، به‌رغم وجود دانشی هرچند اندک درباره چگونگی عملکرد این سلول بنیادی، نحوه تولید آن همچنان یک معما است.
محققان دانشگاه هاروارد با علم به این‌که تخم‌های کرم «هافستنیا میامیا» دربردارنده سلول‌های بنیادی پرتوان است، فرض را بر این قرار دادند که این سلول‌های بنیادی در طول جنین‌زایی ساخته می‌شود. به همین دلیل از تراریخته برای ایجاد خطی استفاده کردند که به‌واسطه افزوده شدن پروتئین کاید (Kaede) به سلول، رنگ سلول‌های جنین را به سبز فلورسنت درخشان تغییر می‌دهد. رنگ کاید تغییرپذیر است و با تابیدن پرتو لیزر با طول موج خاص، رنگ سبز آن به قرمز تبدیل می‌شود. به این ترتیب می‌توان سلول‌های سبزرنگ را با لیزر جدا کرد و تک‌تک به رنگ قرمز درآورد.
پژوهشگران از این روش برای کشف سرنوشت سلول‌های جنینی بهره بردند. به این ترتیب، با ردیابی تکثیر سلول‌ها در جنین و دنبال کردن فرآیند تقسیم سلولی، آنچه را در حال رخ دادن بود، بررسی کردند. آن‌ها دریافتند که در تقسیم اولیه، سلول‌های جنین با یک هدف مشخص تقسیم شدند. الگوی تقسیم مشاهده‌شده این احتمال را افزایش داد که شاید هر سلول منفرد هدف منحصربه‌فردی داشته باشد. برای تعیین عملکرد سلول‌ها نیز محققان در مرحله جنین هشت‌سلولی با قرمز کردن سلول‌هایی که گمان می‌کردند نقش‌هایی کلیدی بر عهده دارند و ردیابی تقسیم آن‌ها تا مرحله بالغ شدن جنین، به ترسیم نقشه سرنوشت کامل سلول‌ها پرداختند. دنبال کردن روند مکرر تقسیم سلول‌های منفرد امکان ردیابی مقصد نهایی هر سلول را فراهم کرد.
نتایج بررسی‌های محققان هاروارد
محققان هاروارد در مرحله جنین شانزده‌سلولی، یک جفت سلول بسیار خاص پیدا کردند. این سلول‌ها به پیدایش سلول‌هایی انجامید که به نظر می‌رسید از نئوبلاست‌ها بودند، اما هنوز هم احتمال تولید نئوبلاست‌ها از منابع متعدد در جنین اولیه وجود داشت. به این ترتیب، محققان باید عملکرد رفتاری سلول‌های اکتشافی خود را به‌منظور حصول اطمینان مورد بررسی قرار می‌دادند.
سلول‌ها برای نئوبلاست بودن باید تمام ویژگی‌های شناخته‌شده سلول‌های بنیادی را از خود نشان می‌دادند و چنانچه تایید می‌شد که سلول‌های اکتشافی محققان هاروارد در فرآیند بازسازی، بافت جدیدی تولید می‌کنند، مشخص می‌شد که نئوبلاست است. یافته‌های پژوهش حاکی از تأیید این امر بود.
پس از آن، محققان با انتخاب سلول‌های سبز و قرمز به‌صورت مجزا و تفکیک آن‌ها با استفاده از دستگاه مرتب‌سازی، از فناوری توالی‌یابی تک‌سلولی بهره بردند تا سطح بیان ژن را در سلول‌های بنیادی تعیین کنند. بیان صدها ژن در سلول بنیادی یکی دیگر از ویژگی‌های تعیین‌کننده سطح بیان ژن در سلول‌های بنیادی به‌شمار می‌رود. نتایج، تأییدی قطعی بر این واقعیت بود که دانشمندان دانشگاه هاروارد منبع سلولی جمعیت سلول‌های بنیادی را در سیستم خود پیدا کرده بودند. این دانش راهی برای جذب سلول‌ها حین بلوغ و مشخص کردن ژن‌هایی است که در ساخت آن‌ها نقش دارند.
محققان هاروارد با ایجاد مجموعه عظیمی از داده‌های رشد جنینی در سطح تک‌سلولی و مشخص کردن ژن‌هایی که از ابتدا تا انتهای رشد، در همه سلول‌های جنین بیان شده بودند، به‌وضوح مشخص کردند که کدام ژن به‌طور خاص در دودمان سلول‌های سازنده سلول‌های بنیادی بیان می‌شود. این بررسی‌ها مجموعه‌ای از ژن‌ها را مشخص کرد که کنترل‌کننده‌های بسیار مهمی برای تشکیل سلول‌های بنیادی هستند.
کاوش عمیق‌تر در مکانیسم عملکرد این ژن‌ها در سلول‌های بنیادی به‌طور کامل توضیح‌دهنده چگونگی تکامل طبیعت در یافتن راهی برای تولید و حفظ سلول‌های بنیادی پرتوان است و نحوه تکامل این سلول‌ها در بدن جانوران را به محققان نشان می‌دهد. هم‌ساخت‌شناسی این ژن‌ها همچنین نقش مهمی در سلول‌های بنیادی انسانی ایفا می‌کند، چراکه این امر در میان گونه‌ها به یکدیگر مرتبط است.
نظر شما