به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، انحطاط و آسیب غضروف 350 میلیون نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می‌دهد. زیرا با گذشت زمان بیماران مبتلا به این بیماری، افزایش درد و ناراحتی را تجربه می‌کنند. با این حال، یک پیشرفت هیجان انگیز در تحقیقات بازسازی بافت، نوید تسکین درد به این افراد ارائه می‌دهد. این مطالعه که توسط هیئت علمی موسسه Forsyth هدایت می‌شود، رویکرد جدیدی را برای ساخت سلول‌های غضروف با پیامدهای بزرگ در پزشکی احیاکننده برای آسیب‌های غضروفی و درمان‌های آینده پیشنهاد می‌کند. زیرا همه می‌دانند که آسیب‌های غضروفی به مفاصلی مانند زانو، شانه‌ها و لگن می‌تواند بسیار دردناک و ناتوان کننده باشد. علاوه بر این، شرایطی که باعث انحطاط غضروف می‌شود، مانند آرتریت و اختلال مفصل گیجگاهی فکی (TMJ)، 350  میلیون نفر در جهان را تحت تاثیر خود قرار می‌دهد و هر ساله بیش از 303 میلیارد دلار برای سیستم بهداشت عمومی ایالات متحده هزینه دارد و از همه مهمتر، بیمارانی که از این شرایط رنج می‌برند با گذشت زمان درد و ناراحتی بیشتری را تجربه خواهند کرد.

نحوه تشکیل بافت غضروف و استخوان

تشکیل اسکلت مهره داران در زمان و مکان مشخصی توسط تعدادی از شبکه‌های تنظیم کننده ژن کنترل می‌شود که موقعیت و هویت تمام بافت‌های اسکلتی را تعیین می‌کند. در طول رشد جنینی، استخوان‌ها دو منشأ مشخص دارند: بافت استخوانی که مستقیماً از اجداد مزانشیمی متمایز می‌شود، این در حالی است که بیشتر استخوان‌های بلند از قالب‌های غضروفی و از طریق فرآیندی به نام استخوان‌سازی درون غضروفی ایجاد می‌شوند. قبل از اینکه رشد استخوان درون غضروفی اتفاق بیفتد، غضروف‌ها یک ضد درد غضروفی را تشکیل می‌دهند که به‌طور متوالی برای تشکیل مفاصل تقسیم می‌شود. هنگامی که برنامه تمایز غضروف شروع می‌شود، ابتدا صفحه رشد ایجاد می‌شود. در مقابل، هنگامی که برنامه تشکیل مفصل فعال می‌شود، کپسولی شروع به تشکیل می‌کند که حاوی غضروف مفصلی و سینوویوم ویژه‌ای است تا یک مفصل عملکردی ایجاد کند. بنابراین برای تمایز مجدد استخوان به غضروف، پیوندهای بین فعالیت فاکتور رونویسی، فعل و انفعالات سلول-سلول، برهمکنش سلول-ماتریکس خارج سلولی، سیگنال دهی فاکتور رشد، و سایر فعل و انفعالات مولکولی که سرنوشت سلول‌های بنیادی/پروژنیتور مزانشیمی را در طول اسکلت زایی جنینی کنترل می‌کنند، مهم است.

هدف از انجام این مطالعه

این مطالعه هیجان‌انگیز توسط اساتید موسسه Forsyth ، برای آسیب‌های غضروفی و درمان‌های انحطاطی آینده، راهبردهای جدیدی را برای ساخت سلول‌های غضروفی با پیامدهای بزرگ در پزشکی احیاکننده پیشنهاد می‌کند. Maruyama و Daigaku و نویسنده ارشد این مقاله  Wei Hsu، در مقاله‌ای با عنوان"  GATA3 به واسطه سیگنال‌دهی پروتئین غیرکلاسیک β-کاتنین موجب تعیین سرنوشت سلول‌های اسکلتی به سلول های غضروفی و در ادامه غضروف ‌زایی می‌شود".

دکتر Hsu یک دانشمند ارشد در موسسه Forsyth و استاد زیست شناسی تکوینی در دانشگاه هاروارد است. او همچنین یکی از اعضای هیئت علمی وابسته به موسسه سلول‌های بنیادی هاروارد است. دیگر اعضایی که این مطالعه را انجام دادند شامل دانشمندان سوئیسی توماس والنتا و کنراد باسلر و دانشمندان کانادایی جودی   Haigh و  Maxime  می‌باشند. این مطالعه در شماره اخیر Science Advances منتشر شده است.

چگونگی بازسازی غضروف

دکتر Maruyama از Forsyth گفت: "هدف این مطالعه کشف چگونگی بازسازی غضروف بود. ما می‌خواستیم تعیین کنیم که چگونه سرنوشت سلول را کنترل کنیم تا سلول سوماتیک به جای استخوان به غضروف تبدیل شود." قبلاً ثابت شده بود  که مسیر انتقال سیگنال دهی Wnt تعیین کننده اصلی تعیین سرنوشت به سمت استخوان و یا غضروف شدن سلول است. زیرا در آزمایشی دیده بودند زمانی که عامل اصلی انتقال سیگنال مسیر Wnt یعنی بتا -کاتنین مختل شود، استخوان تبدیل به غضروف می‌شود. از طرفی  این پروتئین دارای عملکرد چندوجهی است زیرا بتاکاتنین همچنین به عنوان یک مولکول چسبنده سلولی برای تسهیل تعامل سلول-سلول نیز عمل می‌کند این عملکرد بتاکاتنین حتی قبل از کشف شدن نقش آن در سیگنال دهی مسیر  Wnt شناسایی شده بود.  اکنون دکتر Hsu گفت: "ما می‌دانیم که این مولکول برای تعیین سرنوشت سلول به سمت غضروف نیز مهم است.

عامل کلیدی برای تعیین سرنوشت سلول غضروفی چیست ؟

این تیم آزمایش کردند که وقتی بتاکاتنین فقط تا حدی از نظر سیگنال‌دهی مختل شود، چه اتفاقی می‌افتد و دریافتند که در آن صورت، سلول‌ها قادر به تشکیل استخوان یا غضروف نیستند. پس از این آزمایش‌ها، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که سیگنال‌دهی Wnt یک عامل تعیین‌کننده برای تشکیل استخوان است، اما برای تولید غضروف کافی نیست. دکتر مارویاما می‌گوید: «ما می‌خواستیم بدانیم عامل کلیدی تعیین سرنوشت سلول چیست و اگر سیگنال Wnt نباشد چه عاملی یک سلول را مجدد برای تبدیل شدن به غضروف برنامه ریزی می‌کند ؟

کشف پروتئین GATA 3 به عنوان فاکتوری برای برنامه ریزی مجدد سلول

تلاش ما برای یافتن عامل اصلی تعیین سرنوشت غضروفی ، منجر به دومین کشف بزرگ یعنی پروتئین GATA 3 شد، در واقع ما دانستیم که GATA3 درنقش جایگزینی مهم از بتاکاتنین و مسئول اصلی تغییر سرنوشت سلول‌های اسکلتی به سلول‌های غضروفی است، درواقع این فاکتور به عنوان تنظیم کننده بیان یک ژن واحد و کلیدی است که سبب فعال شدن تولید غضروف از سلول‌های اسکلتی می‌شود. دکتر وی هسو گفت: "در اصل،  GATA3  برای عملکردش مستقیما به توالی‌های ژنومی مورد نیاز برای برنامه ریزی مجدد متصل می‌شود. بنابراین GATA3  یک تغییر دهنده حساس در بازی تغیین سرنوشت است. بنابراین ما می‌توانیم از آن برای تغییر بالقوه هر سلول سوماتیک و بنیادی برای تبدیل شدن به یک سلول غضروف ساز استفاده کنیم، عملکرد این فاکتور مانند استفاده از چهار فاکتوریاماناکا  است که برای تولید سلول‌های شبه سلول‌های بنیادی جنینی به نام سلول‌های (iPSC) از هرسلولی به کار گرفته می‌شوند . پس این فاکتور توانایی کنترل سرنوشت سلول را با هدایت سلول به سمت استخوان، غضروف یا چربی ممکن می‌سازد.

این یافته ارزشمند، پیامدهای فوق‌العاده‌ای برای ایجاد درمان‌های جدید برای 1 نفر از 4 نفری که با آسیب‌های غضروفی و تخریب غضروف زندگی می‌کنند دارد. در حال حاضر هیچ درمانی که بتواند غضروف را بازسازی کند وجود ندارد و درمان‌های فعلی قادر به بهبود عملکرد مفصل نیستند. بنابراین می‌توان گفت تحقیق راه‌های جدیدی را برای کاوش دانشمندان باز می‌کند و همچنین یک پیشرفت هیجان انگیز در تحقیقات بازسازی بافت با نوید تسکین معنی دار درد برای هزاران بیمار است.

این کار توسط مؤسسه ملی تحقیقات دندانپزشکی و جمجمه مؤسسه ملی بهداشت با شماره‌های جایزه R01DE015654 و R01DE026936 به دکتر وی هسو پشتیبانی می‌شود.

پایان مطلب/.