سرنخ های جدید درمورد فرآیند پلاستیسیته سلولی

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، محققان مدت ها فکر می کردند که وقتی سلولی مسیر تمایز خود را شروع می کند و به سلول پوست یا سلول کبد یا نورون تبدیل می شود، آن مسیر نمی تواند تغییر کند.

اما در طول دو دهه گذشته، دانشمندان متوجه شده اند که این مسیر پیچیده تر است. اکنون با استفاده از گورخرماهی به عنوان مدل، یک تیم تحقیقاتی دانشگاه میشیگان کشف کرده اند که یک حلقه در میتوکندری بدن ( اندامک درون سلول که برای بدن انرژی تولید می کند ) ممکن است به سلول ها اجازه دهد تا در مسیر تمایز عقب نشینی کنند. نتایج آنها در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.

قبلا محققان تصور می کردند که سرنوشت و تمایز سلولی شبیه به توپی است که از تپه غلت می خورد. سلول بنیادی تقسیم می شود و به یک سلول پیش ساز تبدیل می شود که به پوست، نورون، کبد و سلول ماهیچه ای آینده تبدیل می شود. دوان می گوید، اکنون محققان می دانند که سلول می تواند از تپه عبور کرده و به نوع سلولی متفاوتی تبدیل شود و اینکه سلول ها می توانند به بالای تپه برگردند و به سلولی پیش ساز برای تولید سلول های بیشتر تبدیل شوند. به عنوان مثال، در پانکراس انسان، سلول هایی به نام سلول های آلفا، هورمونی به نام گلوکاگون تولید می کنند. سلول های بتا در لوزالمعده هورمون انسولین را تولید می کنند. اما سلول های آلفا می توانند به سلول های بتا تبدیل شوند.

سلول ها همچنین می توانند در صورت استرس یا آسیب دیدگی، تمایز زدایی کنند. به عنوان مثال، اگر یک سلول بتا بتواند تمایززدایی کند، به یک سلول پیش ساز تبدیل می شود و سلول های بتا سالم بیشتری تولید می کند.

دوان گفت، مطالعات اخیر نشان داده است که تمایززدایی در واقع منحصر به فرد نیست: بسیاری از سلول های کاملاً تمایز یافته می توانند در صورت آسیب رساندن به بافت، از تپه عقب بروند. سلول های سرطانی نیز این نوع انعطاف پذیری را نشان می دهند که توانایی درمان آنها را پیچیده می کند.

دوان گفت، اما مطالعات قبلی در مورد درک فرآیند تمایززدایی در سیستم های مصنوعی انجام شده است. شما نمی توانید با جراحی بخشی از قلب ماهی را بردارید یا بخشی از کبد پستانداران را جدا کنید و فرآیندهای سلولی را مطالعه کنید. بنابراین دوان و تیم تحقیقاتی او مدلی را در گورخرماهی توسعه دادند.

در این مدل، محققان یون کلسیم سلول های اپیتلیال را با یک پروتئین فلورسنت سبز که این سلول ها را روشن می کند، برچسب گذاری کردند. با استفاده از آن، آنها توانستند این سلول های تمایز یافته را وادار کنند تا دوباره وارد چرخه سلولی شوند و تقسیم سلولی را تجسم کنند و به ویژه روی فرآیندهای مربوط به میتوکندری بزرگنمایی کنند.

میتوکندری ها را اغلب «نیروگاه» سلول می نامند. آنها ATP را تولید می کنند، مولکولی که انرژی را در سلول های همه موجودات زنده حمل می کند. دوان گفت، اما میتوکندری ها خیلی بیشتر از این کار می کنند. هنگامی که آنها قند را برای تولید ATP تجزیه می کنند،همچنین آنچه را که گونه های اکسیژن فعال یا ROS نامیده می شود (مواد شیمیایی بسیار واکنش پذیر که می توانند باعث آسیب سلولی شوند )، تولید می کنند.

با این حال، هنگامی که میتوکندری ها ROS میتوکندریایی را در مقادیر صحیح آزاد می کنند، به عنوان مولکول های سیگنالی عمل می کنند. تیم دریافت که وقتی تمایز زدایی و تکثیر سلولی القا شد، تولید ATP افزایش یافت و سطح ROS میتوکندری در این سلول ها افزایش یافت.

هنگامی که سطح ROS بالا می رود، آنزیمی که در پاسخ استرس سلولی به نام Sgk1 نقش دارد نیز در سیتوپلاسم سلول افزایش می یابد. سپس Sgk1 از سیتوپلاسم به داخل میتوکندری حرکت می کند، جایی که آنزیمی را که ATP سنتز می کند فسفریله می کند و باعث تولید ATP می شود.

برای آزمایش تأثیر این حلقه بر توانایی سلول برای تمایز زدایی، محققان هر مرحله از این چرخه را مسدود کردند.

دوان گفت: در سیستم ما، اگر آنزیم پروتئین ATP را از بین ببریم، اگر Sgk1 را حذف کنیم، اگر تولید ROS را مسدود کنیم، در واقع به این نیاز است تا سلول در چرخه سلولی بازگردد. هر یک از مراحل را مسدود کنید، سلول دیگر نمی تواند به چرخه سلولی برگردد.

محققان سپس این حلقه میتوکندری را در سلول های زنده سرطان سینه انسان بررسی کردند و دریافتند که همان مراحل در سلول های سرطان سینه انسان نیز انجام می شود. آنها می گویند که این نشان می دهد که این مکانیسمی است که معمولاً حفظ می شود و برای اکثر سلول ها مفید است.

Duan امیدوار است بتواند این حلقه میتوکندریایی را در سایر انواع سلول ها بهتر درک کند، با این ایده که روزی می توان مسیر را هم برای بازسازی بافت و هم برای جلوگیری از رشد غیر طبیعی مانند سرطان هدف قرار داد.

( ارائه شده توسط دانشگاه میشیگان )