به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، مراحل اولیه رشد جنینی حاوی بسیاری از اسرار زندگی است. کشف این اسرار می‌تواند به ما در درک بهتر رشد اولیه و نقایص مادرزادی کمک کند و به توسعه درمان‌های جدید پزشکی احیا کننده کمک کند. محققان مستقر در موسسه پزشکی احیا کننده استرالیا (ARMI) در دانشگاه موناش، با کار خود که در Nature Communications منتشر شده است، با استفاده از تکنیک‌های تصویربرداری قدرتمند و نوآورانه، زمان حیاتی در رشد جنین پستانداران را مشخص کرده‌اند.  زیرا در طول تکوین جنین قبل از لانه گزینی، ایجاد قطبیت سلولی آپیکوبازال برای انتقال از مرحله زیگوتی همه توان به جنین پرتوانی کلیدی است، زیرا باعث پیشبرد تمایز سلولی به سمت تروفکتودرم (TE) می‌شود. در جنین موش، این رویداد طوری برنامه ریزی شده است که در مرحله هشت سلولی رخ دهد، و این زمان بندی از یک ساعت رشد ذاتی پیروی می‌کند که مستقل از اندازه جنین یا پیشرفت چرخه سلولی است. با وجود اهمیت تشکیل دامنه آپیکال، مکانیسم‌های مولکولی برای ایجاد پلاریزاسیون سلولی و تنظیم زمانی این رویداد در جنین‌های موش و انسان تا حد زیادی مبهم باقی مانده‌اند.

نحوه تشکیل جنین قبل از لانه گزینی

جنین پیش از لانه گزینی پستانداران دستخوش تغییرات رونویسی و مورفولوژیکی چشمگیر می‌شود تا به تدریج ساختار چند سلولی پیچیده ای را تشکیل دهد که از دودمان‌های سلولی متنوع تشکیل شده است. زیگوت که در ابتدا از نظر رونویسی ساکن بود، به تدریج ژنوم خود را فعال می‌کند، و جایگزین رونوشت‌های RNA به ارث رسیده از مادر می‌شود، همزمان با مدولاسیون دینامیک فاکتور رونویسی، تغییرات هیستون‌ها و بیان RNA غیر کدکنند، در نتیجه ناهمگنی‌های بین سلولی را آغاز می‌کند. با این حال، تا اواخر مرحله 8 سلولی که اولین تفاوت‌های مورفولوژیکی در جنین‌های قبل از لانه‌گزینی موش ظاهر می‌شود، این ناهمگنی‌ها نیستند، زیرا بلاستومرها فشرده می‌شوند و سپس قطبی می‌شوند تا یک محور آپیکوبازال ایجاد کنند. متعاقباً، یک سری اولیه از تقسیم‌های سلولی جهت‌یافته، و به دنبال آن انقباض آپیکال، جداسازی فیزیکی سلول‌های بیرونی و درونی را در مرحله 16 سلولی هدایت می‌کند، در همین راستا همراه با بیان ژن‌های خاص دودمانی، به‌عنوان مثال Cdx2 و Oct4، به ترتیب سلول‌های تروفکتودرم خارجی قطبی شده، که باعث ایجاد بافت‌های خارج جنینی جفت می‌شوند، به تدریج در امتداد اتصالات سلول به سلول با گسترش حلقه‌های اکتین آپیکال قشری و یک اسکلت سلولی میکروتوبول داخل سلولی پلاریزه شده ایجاد می‌کنند و امکان تشکیل blastocyst را فراهم می‌کنند.

 موج دوم تقسیم سلولی متقارن- نامتقارن با رسیدن جنین به مرحله 32 سلولی رخ می‌دهد و اولین تصمیم گیری نسب سلولی را در طول جنین زایی قبل از لانه گزینی پستانداران را تکمیل می‌کند. علیرغم دانش اندک در مورد مکانیسم تنظیم سلولی، سلول‌های داخلی که در مرحله 16 سلولی ظاهر می‌شوند، عمدتاً به اپی‌بلاست پرتوان کمک می‌کنند، در حالی که آندودرم اولیه عمدتاً از سلول‌های داخلی تشکیل شده است که در مرحله 32 سلولی منشأ می‌گیرند، به‌عنوان مثال، توسط فاکتور رونویسی Sox2. با نزدیک شدن به مرحله نهایی جنین زایی پیش از لانه گزینی، سلول‌های اپی بلاست آپولار پرتوان به صورت فضایی از تک لایه اپیتلیال مانند سلول های آندودرم ابتدایی، جدا کرده و دسته بندی می‌کند.

نحوه سازماندهی درونی سلول‌ها در جنین اولیه

دکتر جنیفر زنکر، محقق اصلی این مطالعه اینطور توضیح دادکه تنها چند روز از سفر جنین زایی می‌گذرد، زمانی که جنین به 16 سلول تبدیل می‌شود، باید اولین تصمیم دشوار خود را بگیرد – کدام یک از سلول‌هایش جنین را تشکیل دهد یا به بافت خارج از جنین تبدیل شود، مثلاً کدام دسته سلول ساختار جفت را تشکیل دهند. در این مطالعه، تیم تحقیقاتی کشف کرده اند که چگونه این فرآیند تصمیم‌گیری با گرفتن سازماندهی درونی تک سلولی جنین اولیه تسهیل می‌شود. ریبونوکلئیک اسید، RNA، در اینجا نقش کلیدی ایفا می‌کند. در مرحله 16 سلولی، زیرگروه های مختلف RNA، به نام rRNA ها، mRNA ها و tRNA ها، در دو انتهای یک سلول به نام سمت آپیکال و پایه طبقه بندی می‌شوند. بنابراین زیرگروه‌های RNA تعیین می‌کنند که سرنوشت نسل بعدی سلول‌های جنین چه خواهد شد.».

مکانیسم تعیین سرنوشت با حضور زیرگروه‌های RNA

جالب توجه است، در حالی که اکثر mRNAها و tRNAها در سمت آپیکال جمع می‌شوند، بیشتر مولکول‌های rRNA به سمت پایین حرکت می‌کنند و روی اندامک‌هایی به نام لیزوزوم به سمت پایین سلول حرکت می‌کنند. حتی با وجود حفظ محتوای کلی RNA کمتر، سمت آپیکال بیرونی سلول‌های مرحله 16 سلولی حاوی مجموعه کاملی از RNA و سایر عوامل مورد نیاز برای تولید پروتئین هستند. بنابراین سلول‌های سمت پایه با تجمع زیادی از rRNA ها اشغال شده است و سلول‌های دختری که کارخانه‌های پروتئین فعال‌تر سمت آپیکال را به دست می‌آورند، برای تبدیل به سلول‌های جفت آینده تخصصی می‌شوند. در همین راستا دسته ای از سلول‌های دختری که پتانسیل خود را برای تبدیل شدن به هر نوع سلول ارگانیسم بالغ، به نام پرتوانی، حفظ می‌کنند، حجم کمتری از rRNA را دریافت می‌کنند.

پیوند mRNA و سنتز پروتئین

شبکه‌های رونویسی اختصاصی سلول‌های بنیادی برای کنترل پرتوانی به خوبی شناخته شده‌اند، اما فرآیندهای سلولی سازنده مانند پیوند mRNA و سنتز پروتئین می‌توانند لایه‌های پیچیده‌ای از تنظیم را با تأثیرات نادرست بر تصمیم‌گیری درباره سرنوشت سلول اضافه کنند . زیرا انتقال سرنوشت سلولی توسط مسیرهای سیگنالینگ تنظیم می‌شود که سیگنال‌های خارج سلولی را با برنامه‌های رونویسی ذاتی سلولی ادغام می‌کند. در مقابل، رویدادهای ضروری سلول مانند اتصال mRNA و سنتز پروتئین به عنوان فرآیندهای خانه داری مشترک برای همه سلول‌های بدون نقش تعیین کننده سرنوشت در نظر گرفته شده است. بنابراین تغییرات در سنتز پروتئین و پردازش RNA می‌تواند بر سرنوشت سلول در طول رشد اولیه پستانداران تأثیر بگذارد. این تصمیم و بسیاری از موارد مشابه آن، که به عنوان سرنوشت سلولی شناخته می‌شود و در تکوین بسیار مهم هستند، زیرا تعیین می‌کند این سلول‌های اولیه چگونه به نوع سلولی نهایی خود، مانند سلول‌های پوست، سلول‌های ماهیچه قلب و سلول‌های مغزی برسند. برای پزشکی بازساختی، توانایی سازماندهی سرنوشت سلولی، ظرفیت تولید درمان‌های جدید مبتنی بر سلول‌های بنیادی را برای تعدادی از بیماری‌ها و شرایط باز می‌کند.

دکتر زنکر گفت: "همانطور که در زندگی واقعی، سلول‌ها می‌توانند با سازماندهی زودهنگام بر مسیر آینده خود تأثیر بگذارند. تحقیقات ما ممکن است راه‌های جدیدی را برای پیش بینی و هدایت تصمیمات سرنوشت سلولی باز کند."

پایان مطلب/.