به گزارش پایگاه اصلاع رسانی بنیان، سلول‌های بنیادی انواع خاصی از سلول‌ها در بدن ما هستند که می‌توانند به هر نوع سلول دیگری تبدیل شوند. ‌آن‌ها پتانسیل بسیار زیادی برای دارو شدن دارند و در حال حاضر آزمایش‌هایی با استفاده از سلول‌های بنیادی برای جایگزینی سلول‌های آسیب دیده در بیماری‌هایی مانند پارکینسون در حال انجام است. یکی از راه‌های بدست آوردن سلول‌های بنیادی از جنین انسان است، اما این امر دارای نگرانی‌های اخلاقی و محدودیت‌های عملی است. راه دیگر تبدیل سلول‌های بالغ از پوست یا جاهای دیگر به آنچه سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (سلول‌های iPS) می‌گویند. می‌باشد. با این حال، این سلول‌ها گاهی اوقات حافظه‌ای از نوع سلولی را که قبلاً بودند، حمل می‌کنند، که وقتی می‌خواهیم ‌آن‌ها را به انواع دیگر سلول‌ها تبدیل کنیم، می‌تواند ‌آن‌ها را قابل پیش‌بینی یا کارآمدتر کند. به تازگی محققان راهی برای پاک کردن این حافظه پیدا کرده‌اند تا سلول‌های iPS را بیشتر شبیه سلول‌های بنیادی جنینی کنند.  این مطالعه در نشریه  Nature منتشر شده است.

نویدی بزرگ برای پزشکی احیا کننده

سلول‌های بالغ و تخصصی مانند سلول‌های پوست را می‌توان در آزمایشگاه به سلول‌های iPS برنامه ریزی کرد. این سلول‌های به مانند یک لوح خالی در پزشکی احیاکننده، زمینه‌ای از پزشکی که بر رشد مجدد، ترمیم یا جایگزینی سلول‌ها، اندام‌ها یا بافت‌های آسیب‌دیده یا بیمار متمرکز است، نویدبخش درمان‌های شگفت انگیز می‌باشد. دانشمندان می‌توانند سلول‌های iPS را از بافت خود بیمار بسازند، بنابراین خطر رد سلول‌های جدید توسط سیستم ایمنی بیمار کمتر است. برای مثال، سلول‌های iPS برای ساخت سلول‌های پانکراس تولیدکننده انسولین برای کمک به افراد مبتلا به دیابت آزمایش می‌شوند. ما هنوز به آن مرحله نرسیده‌ایم، اما این نمونه‌ای از آنچه ممکن است امکان پذیر باشد. تحقیقات با استفاده از سلول‌های iPS یک زمینه به سرعت در حال پیشرفت است، با این حال چالش‌های فنی زیادی باقی مانده است. دانشمندان هنوز در حال کشف این هستند که چگونه بهتر کنترل کنند که سلول‌های iPS چه نوع سلولی می‌شوند و از ایمن بودن این فرآیند اطمینان حاصل کنند. یکی از این چالش‌های فنی حافظه‌ اپی ژنتیک است، که در آن سلول‌های iPS آثاری از نوع سلولی را که قبلا بودند حفظ می‌کنند.

حافظه اپی ژنتیک و چگونه می‌تواند استفاده از سلول‌های iPS را مختل کند

برای درک حافظه اپی ژنتیک، اجازه دهید ابتدا درباره اپی ژنتیک صحبت کنیم. DNA ما توالی‌هایی از دستورالعمل‌ها را حمل می‌کند که به عنوان ژن شناخته می‌شوند. هنگامی که عوامل مختلفی بر فعالیت ژن تأثیر می‌گذارند (روشن یا خاموش کردن ‌آن‌ها) بدون تغییر خود توالی DNA، این به عنوان اپی ژنتیک شناخته می‌شود - که به معنای واقعی کلمه اپی ژنتیک به معنای بالاتر از ژنتیک است. اپی ژنوم یک سلول یک اصطلاح جمعی برای توصیف تمام تغییرات اپی ژنتیک در یک سلول است. هر یک از سلول‌های ما حاوی DNA یکسانی است، اما اپی ژنوم کنترل می‌کند که کدام ژن‌ها روشن یا خاموش شوند، که تعیین می‌کند که آیا سلول قلبی، سلول کلیوی، سلول کبدی یا هر نوع سلول دیگری می‌شود. می‌توانید DNA را به عنوان یک کتاب آشپزی و اپی ژنوم را به عنوان مجموعه‌ای از نشانک‌ها در نظر بگیرید. نشانک‌ها دستور العمل‌ها را تغییر نمی‌دهند، اما نشان می‌دهند که کدام یک از ‌آن‌ها استفاده می‌شوند. به طور مشابه، علائم اپی ژنتیک سلول‌ها را برای تفسیر کد ژنتیکی بدون تغییر آن هدایت می‌کند. هنگامی که یک سلول بالغ را دوباره به یک سلول iPS برنامه ریزی می‌کنیم، می‌خواهیم تمام نشانک‌های آن را پاک کنیم. با این حال، این همیشه به طور کامل کار نمی‌کند. هنگامی‌که برخی از نشانک‌ها باقی می‌مانند، این حافظه اپی ژنتیک می‌تواند بر رفتار سلول‌های iPS تاثیر بگذارد. یک سلول iPS ساخته شده از یک سلول پوست می‌تواند حافظه جزئی از سلول پوست بودن را حفظ کند، که باعث می‌شود احتمال بازگشت آن به سلولی شبیه پوست و کمتر شدن احتمال تبدیل آن به سلول‌های دیگر وجود داشته باشد. این به این دلیل است که برخی از علائم اپی ژنتیک DNA می‌تواند به سلول بگوید که مانند یک سلول پوست رفتار می کند. این می‌تواند مانعی برای استفاده از سلول‌های iPS باشد زیرا می‌تواند بر روند تبدیل سلول‌های iPS به انواع سلول‌های مورد نظر شما تأثیر بگذارد. همچنین ممکن است بر عملکرد سلول‌ها پس از ایجاد ‌آن‌ها تأثیر بگذارد. اگر می‌خواهید از سلول‌های iPS برای کمک به ترمیم پانکراس استفاده کنید، اما سلول‌ها حافظه سلول‌های پوستی را دارند، ممکن است به خوبی سلول‌های پانکراس واقعی عمل نکنند.

چگونه می‌تولن حافظه اپی ژنتیک سلول iPS را پاک کرد و عملکرد ‌آن‌ها را بهبود ببخشید

غلبه بر مسئله حافظه اپی ژنتیک در سلول‌های iPS یک چالش شناخته شده برای پزشکی بازساختی است. با مطالعه نحوه تبدیل اپی ژنوم زمانی که سلول‌های پوست بالغ را مجدداً به سلول‌های iPS برنامه‌ریزی می‌کنیم، روش جدیدی برای برنامه‌ریزی مجدد سلول‌ها کشف شده است که حافظه اپی ژنتیک را کاملاً پاک می‌کند. محققان این کشف را با برنامه ریزی مجدد سلول‌ها با استفاده از روشی انجام دادند که نحوه تنظیم مجدد طبیعی اپی ژنوم سلول‌های جنین را تقلید می‌کند. با وجود شباهت زیاد سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPS) و سلول‌های بنیادی جنینی (ES)، شواهد قابل توجهی نشان می‌دهد که سلول‌های iPS از نظر اپی ژنتیکی و عملکردی از سلول‌های ES متمایز هستند، از جمله حافظه اپی ژنتیک سلول سوماتیک باقیمانده و انحرافات اپی ژنتیکی de novo. در طول رشد اولیه جنین، قبل از اینکه در رحم کاشته شود، علائم اپی ژنتیک به ارث رسیده از اسپرم و سلول‌های تخمک اساساً پاک می‌شوند. این تنظیم مجدد به سلول‌های اولیه جنین اجازه می‌دهد تا با رشد و نمو جنین به هر نوع سلولی تبدیل شوند. با معرفی مرحله‌ای در طول فرآیند برنامه ریزی مجدد که به طور خلاصه این فرآیند بازنشانی را تقلید می‌کند، سلول‌های iPS را ساختند که بیشتر شبیه سلول‌های بنیادی جنینی هستند تا سلول‌های iPS معمولی. پاک کردن حافظه اپی ژنتیک موثرتر در سلول‌های iPS پتانسیل پزشکی ‌آن‌ها را افزایش می‌دهد. این به سلول‌های iPS اجازه می‌دهد تا مانند سلول‌های بنیادی جنینی مانند لوح‌های خالی رفتار کنند و احتمال تبدیل ‌آن‌ها به هر نوع سلول دلخواه را افزایش دهد. اگر سلول‌های iPS بتوانند هویت گذشته خود را فراموش کنند، می‌توانند با اطمینان بیشتری به هر نوع سلولی تبدیل شوند و به ایجاد سلول‌های خاص مورد نیاز برای درمان‌ها کمک کنند، مانند سلول‌های جدید تولیدکننده انسولین برای افراد مبتلا به دیابت، یا سلول‌های عصبی برای فرد مبتلا به پارکینسون، همچنین می‌تواند خطر رفتارهای غیرمنتظره یا عوارض را در هنگام استفاده از سلول‌های iPS در درمان‌های پزشکی کاهش دهد.

پایان مطلب./