به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تولید دودمان سلولی خاص از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی و سلول‌های بنیادی جنینی جام مقدس پزشکی بازساختی است. هدایت iPSCها به سمت یک رده سلولی خاص، توجه زیادی را به خود جلب کرده است، اما این روند همچنان چالش برانگیز است. اکنون، محققان ژاپنی کشف کرده‌اند که یک آپتامر DNA ضد نوکلئولین، iSN04، می‌تواند دودمان سلول را در طول تمایز تعیین کند. زیرا درنهایت با نشان دادن تولید کاردیومیوسیت‌ها از سلول‌های بنیادی پرتوان موشی، مفهوم آنها به عنوان یک درمان ترمیمی نویدبخش است.

قابلیت درمانی سلول‌های بنیادی پرتوان القایی(iPSCs)

سلول‌های بنیادی پرتوان (PSCs)، مانند سلول‌های بنیادی جنینی (ESCs)، دارای خود نوسازی و پرتوانی نامحدودی برای تولید سه لایه زایا هستند که به تمام دودمان‌های سلولی تمایز می‌یابند، که می‌تواند برای درمان بازسازی انواع مختلف عصبی، متابولیک و قلبی عروقی استفاده شود. PSCهای القایی (iPSCs) خود تجدیدی و پرتوانی را به همان میزان ESCها نشان می‌دهند که معمولاً با وارد کردن فاکتورهای رونویسی (Oct3/4، Sox2، Klf4 و c-Myc) به سلول‌های سوماتیک تولید می‌شوند. از آنجایی که iPSC های مشتق شده از بیمار منابع مناسب ایمونولوژیک برای پیوند سلول به خودشان هستند، فناوری‌هایی برای تمایز iPSC ها به دودمان سلولی خاص به شدت مورد مطالعه قرار گرفته اند. با این حال، این پروتکل‌ها اغلب پیچیده هستند و به مواد گران قیمت از جمله فاکتورهای رشد و ماتریس‌های پایه نیاز دارند. از طرفی روش‌های مناسب و قابل تکرار برای تمایز iPSCها به دودمان سلولی مورد نظر برای عملی‌سازی پزشکی احیاکننده مورد نیاز است.

خود نوسازی و پرتوانی سلول‌های بنیادی پرتوان

خود نوسازی و پرتوانی (ظرفیت تشکیل هر دودمان سلولی ) از ویژگی‌های ذاتی سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) است. علاوه بر این، آن‌ها در درمان‌های بازسازی که بیماری‌های قلبی عروقی، عصبی و متابولیک را هدف قرار می‌دهند، بسیار ارزشمند هستند، زیرا از نظر ایمنی برای پیوند مجدد به اهداکننده مناسب هستند. متأسفانه، پزشکی احیا کننده هنوز خارج از محیط آزمایشگاهی امکان پذیر نیست زیرا پروتکل‌های موجود برای تولید سلول‌های هدف، پیچیده و گران هستند. این یک سوال مرتبط را ایجاد می‌کند: آیا تنظیم سرنوشت سلول‌های بنیادی در محیط‌های بالینی مقرون به صرفه تر است؟ تیمی از محققان از دانشگاه شینشو، موسسه ملی علوم و فناوری پیشرفته صنعتی و دانشگاه شیزوکا در ژاپن تصمیم گرفتند تا با استفاده از آپتامرهای نوکلئیک اسید به این سوال پاسخ دهند

نقش آپتامرها در تنظیم سرنوشت سلول‌های بنیادی

آپتامرها مولکول‌های مطلوبی برای تنظیم سرنوشت سلول‌های بنیادی در محیط‌های بالینی خواهند بود، زیرا آپتامرها قطعات تک رشته‌ای از DNA هستند که به پروتئین‌های هدف متصل خود مشابه واکنش آنتی ژن-آنتی بادی متصل می شوند و می‌توانند در طول تمایز سلولی، هنگامی که یک سلول بنیادی به نقش یا فنوتیپ عملکردی خاصی متعهد می‌شود، آبشارهای سیگنالینگ را تعدیل کنند. آنها در پزشکی بازساختی نویدبخش هستند زیرا به راحتی اصلاح می‌شوند، می‌توانند از نظر اقتصادی سنتز شوند و برای نگهداری طولانی مدت مناسب هستند. به عنوان مثال، مونتاژ آپتامرهای DNA که گیرنده فاکتور رشد فیبروبلاست (FGF) را هدف قرار می‌دهد، می‌تواند از FGF اولیه تقلید کند و از خود تجدیدی iPSCs انسانی پشتیبانی کند. این نشان می‌دهد که آپتامرها پتانسیل کنترل تکثیر و تمایز PSC ها را دارند.

آپتامر الیگودئوکسی نوکلئوتید میوژنتیک iSN04

این تیم به سرپرستی دانشیار توموهید تاکایا از دپارتمان علوم کشاورزی و زیستی در دانشگاه شینشو، اخیراً کشف کرده اند که یک آپتامر ضد نوکلئولین، الیگودئوکسی نوکلئوتید میوژنتیک iSN04، تمایز میوکارد را در سلول‌های بنیادی جنینی (ESCs) القا می‌کند. این مطالعه توسط مینا ایشیکا، دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه دکتر تاکایا رهبری شد و در 21 سپتامبر 2023 در مجله بین المللی علوم مولکولی منتشر شد. ما قبلاً دریافته بودیم کهiSN04، سلول‌های پیش‌ساز میوژنیک (میوبلاست‌ها) را برای تمایز به سلول‌های ماهیچه‌ای اسکلتی ارتقا می‌دهد و این فرضیه را داشتیم که آپتامر تمایز سلول‌های بنیادی پرتوان را نیز افزایش می‌دهد. ولی اینجا مشاهده کردیم که این قطعه می‌تواند منجر به بازسازی بافت قلب شود.»

شیوه مطالعاتی

محققان با استفاده از سنجش‌های مختلف مانند توالی‌یابی RNA، رنگ‌آمیزی و تصویربرداری سلولی، و برهم‌کنش مولکولی و آنالیز مسیر، تأثیر iSN04 را بر سلول‌های بنیادی مزانشیمی و iPSC موش بررسی کردند. درمان iSN04 تحت شرایط تمایزی، تعهد سلول‌های بنیادی به دودمان قلبی را مهار کرد. با این حال، زمانی که این سلول‌های بنیادی پرتوان پس از تجربه شرایط تمایز به مدت پنج روز تحت درمان قرار گرفتند، ژن‌های نشانگر خاص تنظیم مجدد شدند و سلول‌ها متعهد به تشکیل کاردیومیوسیت‌های ضربان دار شدند.

یافته‌های کسب شده و مزایا و اهمیت آنها

وقتی از دکتر تاکایا در مورد اهمیت این کار پرسیده شد، توضیح می‌دهد: گزارش ما اولین گزارشی است که آپتامر DNA را تأیید می‌کند که به کاردیومیوسیت‌ها اجازه می‌دهد از iPSCها رشد کنند. ما دو مکانیسم تداخل نوکلئولین با iSN04 را کشف کردیم که به موجب آن درمان اولیه کاردیومیوژنز را مهار می‌کند، در حالی که درمان در مراحل بعدی تولید پیش‌سازهای قلبی را افزایش می‌دهد. اول، iSN04 انتقال پروتئین نوکلئولین بین سیتوپلاسم، غشای پلاسما و هسته را کنترل می‌کند. دوم، منجر به مدولاسیون مسیر سیگنالینگ Wnt می‌شود که بر تمایز سلولی حاکم است. آزمایش‌های رنگ‌آمیزی ایمنی نشان داد که نوکلئولین پس از تیمار تمایزی iSN04 در هسته‌ها باقی می‌ماند. نوکلئولین هسته‌ای نقشی در بازسازی کروماتین و رونویسی ژن دارد، و جالب اینکه ژن‌های مسیر Wnt به‌طور متفاوتی در داده‌های RNA-seq به دنبال سرکوب iSN04 بیان شدند. این تیم فرض می کند که نوکلئولین لنگردار با iSN04 بیان ژن و سیگنال دهی Wnt را تغییر می‌دهد. در نهایت، تمایز سلول‌های پایانی به دودمان کاردیومیوسیت متعهد می شود.

اهمیت این یافته‌ها برای پزشکی احیاکننده

و چگونه این یافته‌ها می‌توانند در درازمدت بر پزشکی احیاکننده و زندگی بیماران تأثیر بگذارند؟ دکتر تکایا بینش‌هایی را در مورد پیامدهای گسترده تر کار خود ارائه می‌دهد. "ما معتقدیم که یک مورد قوی برای مطالعات بیشتر در مورد ارزیابی آپتامرهای DNA در پزشکی بازساختی وجود دارد. آپتامرها مقرون به صرفه هستند و امکان تولید سلول‌های خاص از سلول‌های بنیادی بیمار را فراهم می‌کنند. اما همه چیز به همین جا ختم نمی‌شود! آپتامرها می‌توانند سرنوشت سلول‌های بنیادی را تنظیم کنند، آنها می توانند به عنوان عوامل درمانی برای بسیاری از شرایط مرتبط با اختلال عملکرد سلول‌های بنیادی عمل کنند."

پایان مطلب/.