به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، اگرچه متیلاسیون DNA به طور اپی‌ژنتیکی رشد اندام را تنظیم می‌کند، اما با این وجود هنوز داده‌های مربوط به متیلاسیون DNA در طول رشد جوانه‌های اندام (LBs) کمیاب هستند. بنابراین در همین راستا تیمی از محققان برجسته کروات در مرکز عالی در پزشکی تولیدمثلی و بازساختی، دانشکده پزشکی زاگرب، کشف جدیدی در درک ما از رشد اندام و متیلاسیون DNA، با پیامدهای بالقوه برای رشته پزشکی بازساختی، انجام داده‌اند. محقق اصلی این مطالعه، Vedrana Mužić Radović، همراه با محقق ارشد Ana Katušić-Bojanac، یک مطالعه ابتکاری با عنوان: "نقش متیلاسیون DNA بر رشد جوانه‌های غضروفی اندام موش صحرایی در یک سیستم کشت اندام سه بعدی" را رهبری کردند.

ساخت و مورفوژنز اندام در شرایط آزمایشگاهی

ساخت و مورفوژنز اندام در شرایط آزمایشگاهی به طور قابل ملاحظه ای راه‌هایی را برای تحقیق و کاربردهای توسعه جوانه اندامی باز می‌کند. اخیراً، پیشرفت‌ها در مهندسی سلول‌های بنیادی برای تمایز انواع سلول‌های مورد نظر و تولید ساختارهای چند سلولی در شرایط آزمایشگاهی، اشتقاق بافت‌های اندام مانند از سلول‌های بنیادی پرتوان را ممکن ساخته است. با این حال، در شرایط آزمایشگاهی مجدد مورفوژنز اندام هنوز به دست نیامده است. برای فرمول‌بندی روشی برای ساختن اندام‌ها در شرایط آزمایشگاهی، درک مکانیسم‌های تکوینی، به‌ویژه مدولار بودن و وابستگی رشد اندام‌ها به بافت‌های خارجی بسیار مهم است، زیرا این موارد به ما کمک می‌کنند تا فرض کنیم چه چیزی می‌تواند خود سازماندهی شود و چه چیزی در هنگام بازسازی و رشد اندام در شرایط آزمایشگاهی نیاز به دستکاری و نیاز به محیط اطراف دارد. اگرچه اندام‌ها در زمینه تکوین طبیعی در ناحیه اندام تعیین‌شده در جنین جنین ایجاد می‌شوند، ولی اندام‌ها را می‌توان بر روی ناحیه قطع شده در برخی از حیوانات نیز بازسازی کرد و به صورت تجربی در مکان‌های خارج از رحم القا کرد، که این خود جنبه‌های مدولار مورفوژنز اندام را برجسته می‌کند. هویت اندام جلویی- اندام عقبی و محورهای پشتی-شکمی، پروگزیمال-دیستال و قدامی-خلفی در ابتدا توسط محور بدن جنین آموزش داده می‌شود و این الگو پس از ایجاد اندام برای ادامه رشد آن حفظ می‌شود. در مقابل، جنبه‌های وابستگی به بافت‌های خارجی به‌ویژه با مشارکت بافت‌های ورودی مانند ماهیچه‌ها، رگ‌های خونی و اعصاب محیطی در اندام‌های در حال رشد برجسته می‌شوند. این مکانیسم‌های تکوینی با هم توضیح می‌دهند که چگونه بافت‌های شبه اندام می‌توانند از سلول‌های بنیادی پرتوان مشتق شوند. در آینده انتظار می‌رود پیچیدگی بالاتر مورفولوژی اندام با معرفی گرادیان مورفوژن و بافت‌های ورودی در محیط کشت کاملا مشخص شود.

رشد اندام و متیلاسیون DNA

رشد اندام، که شامل فعل و انفعالات پیچیده بین لایه‌های مختلف سلولی و شامل مجموعه پیچیده ای از تنظیم ژنتیکی است، یک فرآیند چهار بعدی با نشانه‌های سیگنالینگ در حال تغییر است. بخشی جدایی ناپذیر از این تنظیم ژنتیکی شامل متیلاسیون DNA است، نوعی اصلاح مولکولی که می‌تواند فعالیت یک بخش DNA را بدون تغییر خود توالی، تغییر دهد. مشخص شده است که بخش مهمی از جنین زایی، رشد پس از تولد و حتی عملکرد بافت بالغ است. متیلاسیون DNA نقش دوگانه ای ایفا می‌کند که گاهی منجر به سرکوب ژن و گاهی منجر به ثبات ژنوم می‌شود. این می‌تواند تمایز سلولی را تقویت یا مهار کند و اختلال در تنظیم آن می‌تواند منجر به ناهنجاری‌های رشدی جدی در اندام‌های پستانداران شود.

اهمیت پزشکی بازساختی در ترمیم سلول‌ها

درک این فرآیندها برای توسعه پزشکی بازساختی اساسی است، رشته ای که به دنبال توسعه روش‌هایی برای رشد مجدد، ترمیم یا جایگزینی سلول‌ها، اندام‌ها یا بافت‌های آسیب دیده یا بیمار است. یافته‌های این تیم، به‌ویژه در مورد پویایی متیلاسیون DNA در طول رشد اندام، می‌تواند راه را برای استراتژی‌های جدید در ساخت گرافت‌های غضروفی برای نقایص استئوکندرال هموار کند و به ما درک عمیق‌تری از بیماری‌هایی مانند استئوآرتریت و سرطان بدهد.

ایجاد سیستم کشت اندام سه بعدی

محققان برای اهداف مطالعه خود، یک سیستم کشت اندام سه بعدی ایجاد کردند که یک محیط ایده آل برای نظارت بر پیچیدگی‌های رشد اندام و دینامیک متیلاسیون DNA فراهم می‌کرد. در این خصوص محقق ارشد این مطالعه توضیح داد: «سیستم‌های کشت اندام سه بعدی به دلیل وجود برهمکنش‌های بافتی، که برای بیان ژن و فعالیت تنظیمی مکانیسم‌هایی مانند متیلاسیون DNA ضروری است، نسبت به سیستم‌های کشت سلولی دو بعدی مزیت قابل توجهی دارند. علاوه بر این، آزمایش‌ها در محیط‌های کشت مصنوعی با تعریف شیمیایی انجام شد ، محیط‌هایی که فاقد مواد حیوانی مانند سرم جنین گاوی هستند. این نوع رسانه برای کاربردهای بالینی بسیار توصیه می‌شود و امکان تحقیقات دقیق‌تر در مورد پتانسیل رشد ذاتی سلول‌ها و بافت‌های رشد یافته خارج از موجودات زنده (ex vivo) را فراهم می‌کند.

تعامل بین متیلاسیون DNA و رشد اندام

این تحقیق نشان دهنده گامی رو به جلو در درک ما از تعامل بین متیلاسیون DNA و رشد اندام است. یافته‌های آنها تأیید می‌کند که در سیستم کشت ارگان دو هفته‌ای اولیه‌شان، پریموردیای اولیه اندام موش صحرایی بیشتر توسعه می‌یابد، و غضروف با تمایز خوب در پایان کشت دو هفته‌ای بدون در نظر گرفتن مرحله رشد یا نوع محیط کشت وجود دارد. جالب اینجاست که تحقیقات نشان می‌دهد که افزایش خاص در سطح متیلاسیون DNA بیشتر با پریموردیای اندام در مراحل اولیه تکوینی مرتبط است، در حالی که کاهش متیلاسیون DNA با پریموردیای اندام تکوین‌یافته‌تر مرتبط است. این نشان می‌دهد که متیلاسیون DNA ممکن است در تعیین مرحله رشد پریموردیا اندام نقش داشته باشد. این کار جدید راه‌های جدیدی را در پزشکی احیاکننده و تمایز سلولی باز می‌کند و درک ما را از نقش متیلاسیون DNA در ایجاد بیماری افزایش می‌دهد. در همین راستا انجام تحقیقات بیشتر، می‌تواند به توسعه استراتژی‌های جدید برای درمان بیماری‌هایی مانند استئوآرتریت، سرطان و ناهنجاری‌های رشدی منجر شود و این را به گامی امیدوارکننده به سمت گزینه‌های درمانی جدید برای بیماران تبدیل کند.

اهمیت این مطالعه

نویسندگان در مورد اهمیت این مطالعه توضیح دادند و اظهار داشتند: "تحقیق ما فقط در مورد درک رشد اندام‌ها و متیلاسیون DNA نیست، بلکه بررسی احتمالاتی است که این درک را ایجاد می‌کند. با افشای پویایی متیلاسیون DNA، ما یک گام به ارائه آن نزدیکتر شده ایم. درمان‌های ترمیمی موثری که می‌تواند به طور قابل‌توجهی نتایج بیمار را بهبود بخشد." با تحقیقات بیشتر، تیم در مورد پرده برداری از جنبه‌های بیشتر متیلاسیون DNA و نقش آن در اندام زایی خوش بین هستند. این می‌تواند پیامدهای دگرگون کننده ای برای زیست شناسی رشد و پزشکی بازساختی داشته باشد و بینش‌های ارزشمندی را ارائه دهد که می‌تواند دانشمندان و پزشکان را قادر سازد تا پیچیدگی‌های تنظیم ژنتیکی و تمایز سلولی را بررسی کنند. این محقق ارشد، Ana Katušić-Bojanac، اظهار داشت: "این نگاهی نوآورانه به درک ما از متیلاسیون DNA در طول تکوین اندام است، فرآیندی بسیار پیچیده و در عین حال برای منشاء حیات بسیار مهم است. این کشف می‌تواند ما را به درک علل بسیاری از بیماری‌ها و درمان‌های احتمالی آنها نزدیک تر کند." به طور خلاصه، این مطالعه منتشر شده در مجله بوسنیایی علوم پزشکی پایه، نشان دهنده پیشرفت در درک ما از متیلاسیون DNA در رشد اندام است. این مطالعه بینش‌های نوآورانه‌ای را ارائه می‌کند که به طور بالقوه می‌تواند برای استراتژی‌های جدید در پزشکی احیاکننده که به تولید گرافت‌های غضروفی برای نقایص استئوکندرال و درک بهتر بیماری‌هایی مانند استئوآرتریت، سرطان یا ناهنجاری‌های رشدی می‌پردازد، مهم باشد.

پایان مطلب/.