به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، خود نوسازی سلول‎‌های بنیادی در انواع بافت‌ها و موجودات مختلف توسط کنام سلولی کنترل می‌شود. در این میان کنام سلول‌های بنیادی زایا (GSC) دارای جایگاهی مهم در کنترل خودنوسازی سلول‌های بنیادی هستند، اما هنوز به خوبی درک نشده است که چگونه کنام آنها اطلاعات خود را به طور مستقیم به نتاج سلول‌های بنیادی ارسال می‌کند تا  آنها نیز بتوانند تمایز خود را کنترل کنند. در همین راستا محققان دانشگاه علم و صنعت هنگ کنگ (HKUST) دریافته اند که چگونه محیط اطراف سلول‌های بنیادی، رفتار آنها را برای تمایز به سلول‌های عملکردی کنترل می‌کند، بنابراین اطلاعات دریافت شده از این مقاله، می‌تواند پیشرفتی حیاتی برای استفاده از سلول‌های بنیادی برای درمان بیماری‌های مختلف انسانی در آینده باشد.

سلول‌های بنیادی و کنام اطراف آنها

سلول‌های بنیادی نقش مهمی در حمایت از رشد طبیعی و حفظ هموستاز بافتی در بزرگسالان دارند. توانایی منحصر به فرد آنها برای تکثیر و تمایز به سلول‌های تخصصی نویدبخش درمان بیماری‌هایی مانند بیماری پارکینسون، بیماری آلزایمر و دیابت نوع I با جایگزینی سلول‌های آسیب دیده یا بیمار با سلول‌های سالم است. علیرغم مزایای بالقوه درمانی آنها، یکی از چالش‌های اصلی سلول درمانی در تمایز موثر سلول‌های بنیادی به سلول‌های عملکردی برای جایگزینی سلول‌های آسیب دیده در بافت دژنراتیو نهفته است. این کار به‌ویژه به دلیل شناخت کم و درک محدود مکانیسم مولکولی زیربنایی بافت‌های اطراف سلول‌های بنیادی، معروف به کنام سلول‌های بنیادی، کار تمایز را دشوار کرده است، زیرا کنام وظیفه هدایت تمایز سلول‌های بنیادی به انواع سلول‌های عملکردی مناسب و همچنین تمایز نتاج حاصل ازآنها را برعهده دارد. کنام‌ها ریزمحیط‌های بافتی هستند که تمایز سلول‌های بنیادی را حفظ و تنظیم می‌کنند. این ساختارها اخیراً در چندین بافت بی‌مهرگان با استفاده از روش‌هایی مشخص شده‌اند که سلول‌های بنیادی فردی و الزامات عملکردی آن‌ها را به‌طور قابل اعتماد شناسایی می‌کنند. تاکنون نیز پیشرفت قابل توجهی در توضیح اینکه چگونه ریزمحیط باعث ارتقای نگهداری سلول‌های بنیادی می‌شود، حاصل شده است. اما مکانیسم‌های نگهداری سلول‌های بنیادی کلید تنظیم هموستاز هستند و در صورت تغییر در دوران بزرگسالی احتمالاً به پیری و تومورزایی کمک می‌کنند.

نفش cAMP در کنترل تمایز سلول‌های بنیادی

اکنون، تیمی به سرپرستی پروفسور زی تینگ، رئیس و پروفسور بخش علوم زیستی HKUST، برای اولین بار کشف کرده‌اند که این کنام برای کنترل تمایز سلول‌های بنیادی و نتایج آنها از اتصالات شکافی میان سلول‌ با محیط اطراف (کانال‌های پروتئینی که نتاج سلول‌های بنیادی وکنام را به هم متصل می‌کند) از انتقال cAMP خود به نتاج سلول‌های بنیادی استفاده می‌کند. cAMP یکی از مهم ترین پیام رسان‌های ثانویه در سلول برای تنظیم بسیاری از عملکردهای سلولی از جمله تمایز سلول‌های بنیادی است.

اهمیت نقش سلول‌های بنیادی ژرمینال (GSCs) در کنترل تمایز

بافت‌های بالغ اغلب توسط جمعیتی از سلول‌های بنیادی بافت خاص نگهداری می‌شوند که ظرفیت خود نوسازی و تولید سلول‌های تمایز یافته در طول عمر ارگانیسم را دارند . خود نوسازی سلول‌های بنیادی با اقدامات هماهنگ سیگنال‌ها و عوامل درونی در سیستم‌های مختلف کنترل می‌شود. در تخمدان مگس سرکه، سلول‌های بنیادی ژرمینال (GSCs) در کنام خود به طور مداوم تجدید می‌شوند و سلول‌های زایای تمایز یافته ای تولید می‌کنند که به طور فیزیکی با سلول‌های همراه (ECs) تعامل دارند. پیشنهاد شده است که سلول‌های بنیادی اسکورت (ESCs)، که مستقیماً با GSC ها تماس دارند، EC های متمایز را برای حفظ جمعیت EC تولید می‌کنند. با این حال، مشخص نیست که آیا وضعیت تمایز سلول‌های زایا بر رفتار EC تأثیر می‌گذارد و چگونه تعامل بین ECs و سلول‌های زایا تنظیم می‌شود. در این مطالعه، ما دریافتیم که EC ها می‌توانند بدون توجه به موقعیت خود، تغییر سلولی آهسته ای داشته باشند، و سلول‌های از دست رفته توسط EC های همسایه خودرا از طریق بازسازی مجدد سلول های بنیادی، دوباره پر کنند. EC ها فرآیندهای سلولی پیچیده ای را گسترش می‌دهند که برهمکنش‌های گسترده ای با سلول‌های زایای تمایز یافته نشان می‌دهند. جالب توجه است، فرآیندهای سلولی طولانی EC ها زمانی که نتاج GSC موفق به تمایز نمی‌شوند وجود ندارند، بنابراین این خود که نشان می‌دهد سلول‌های زایای تمایز یافته برای تشکیل یا نگهداری فرآیندهای سلولی EC مورد نیاز هستند. اختلال در عملکرد Rho منجر به اختلال در فرآیندهای سلولی طولانی EC و تجمع سلول‌های زایای منفرد بد تمایز با افزایش فعالیت سیگنال‌دهی BMP در خارج از کنام GSC می‌شود و همچنین باعث از بین رفتن تدریجی EC می‌شود. بنابراین، یافته‌های ما نشان می‌دهد که ECs به طور گسترده با سلول‌های زایای تمایز یافته از طریق فرآیندهای سلولی پیچیده‌شان تعامل دارند و تمایز مناسب سلول‌های زاینده را کنترل می‌کنند. در اینجا، ما پیشنهاد می‌کنیم که EC ها یک کنام را تشکیل دهند که تمایز دودمان GSC را کنترل می‌کند که توسط یک مکانیسم سلول غیر بنیادی حفظ می‌شود.

کنترل خود نوسازی و تمایز سلول‌های بنیادی در مدل حیوانی

پروفسور زی، که همچنین پروفسور علوم کری هلدینگز است، از تخمدان مگس سرکه به عنوان یک مدل آزمایشی برای مطالعه چگونگی کنترل خود نوسازی و تمایز سلول‌های بنیادی استفاده کرد. بنابراین افزایش دانش ما در مورد مکانیسم‌های تنظیمی می‌تواند به هدایت سلول‌های بنیادی برای تمایز به انواع سلول‌های مناسب برای پیوند به بافت‌های دژنراتیو انسانی کمک کند. همچنین می‌تواند به بازسازی جایگاه برای حمایت از سلول‌های بنیادی پیوندی و تمایز آنها به سلول‌های عملکردی کمک کند، زیرا بیماری‌های دژنراتیو اغلب جایگاه‌های سلول‌های بنیادی و نتاج سلول‌های بنیادی را از بین می‌برند.

اهمیت دستاوردهای این مطالعه

پروفسور زی گفت: "این یافته‌ها مرز دانش را در زیست‌شناسی سلول‌های بنیادی و پزشکی بازساختی ارتقا می‌دهند و زمینه را برای کاربرد آتی سلول‌های بنیادی در درمان طیف گسترده‌ای از بیماری‌های انسانی فراهم می‌کنند. در آینده، ما قصد داریم به بررسی جایگاه‌های تمایز بپردازیم. برای سلول‌های بنیادی انسانی نیز از cAMP منتقل‌شده توسط اتصال شکاف برای کنترل تمایز به سلول‌های عملکردی برای درمان سلول‌های بنیادی و تلاش برای کشف مولکول‌های دیگر منتقل‌شده از محل اتصال شکاف استفاده کنیم. این مطالعه با همکاری محققان HKUST و موسسه تحقیقات پزشکی Stowers انجام شد. اخیراً در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده است

پایان مطلب/.