به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، کشف مکانیسم‌های تنظیم کننده مشخصات سلول‌های خونساز نه تنها بر محدودیت‌های فعلی مربوط به پیوند سلول‌های بنیادی و پیش ساز خونساز (HSPC) غلبه می‌کند، بلکه ایمنی درمانی سلولی را نیز پیش می‌برد. با این حال، تولید HSPC های مشتق از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی (hiPSC) و مشتقات آنها مبهم بوده است و نیاز به درک بهتر مکانیسم‌های رشدی دارد که مشخصه HSPC را آغاز می کند. کشف توسط یک تیم تحقیقاتی به رهبری راکل اسپین پالازون، استادیار ژنتیک، زیست شناسی سلولی تکوینی در دانشگاه ایالتی آیووا، انجام شد که نتایج آن در Nature Communications منتشر شد. این بر اساس کار قبلی اسپین پالازون است که نشان می‌دهد سیگنال‌های التهابی که پاسخ ایمنی بدن را تحریک می‌کنند، نقش کاملاً متفاوتی در مراحل اولیه زندگی دارند، زیرا سیستم‌های عروقی و خون در جنین‌ها شکل می‌گیرند.

تاثیر التهاب بر تکوین سلول‌های بنیادی خونی

سلول‌های بنیادی خونساز (HSCs) تمام دودمان سلول‌های خونی بالغ را برای طول عمر یک ارگانیسم تولید می‌کنند. در مهره داران، HSC ها از انتقال اندوتلیوم هموژنیک (HE) در بخش شکمی آئورت پشتی جنینی ناشی می‌شوند. تا کنون، بسیاری از مسیرهای سیگنال دهی در این فرآیند پیچیده دخیل بوده اند. تحت خونسازی ناشی از استرس، HSCهای بزرگسالان و سلو‌ل‌های پیش ساز چند توان (MPPs) می‌توانند به طور مستقیم اجزای باکتریایی و ویروسی را حس کنند و به طور سیستماتیک بیان سیتوکین را از طریق گیرنده های Toll مانند (TLRs) افزایش دهند. در زمینه آسیب و عفونت، گیرنده‌های تشخیصی (PRRs) مولکول‌های مرتبط با پاتوژن (PAMPs) را برای فعال کردن فاکتور هسته ای-kB (NF-kB) و تحریک بیان سایتوکاین‎های پیش التهابی حس می‌کنند. اینها به نوبه خود سیستم ایمنی را برای از بین بردن عفونت و حفظ یکپارچگی ارگانیسم فعال می‌کنند. با این حال، در چند سال اخیر مشخص شده است که جنین مهره‌دار، در غیاب آسیب یا عفونت، از این سایتوکاین‌های پیش‌التهابی به‌عنوان یک مکانیزم تکوینی برای تمایز سلول‌های بنیادی و پیش ساز خونساز (HSPCs) استفاده می‌کند. اگرچه HSPC ها و سلول‌های میلوئیدی منبع مهمی از سایتوکاین‌های پیش التهابی در این زمینه هستند، اما محرک‌های آغازگر این "طوفان سیتوکین جنینی" تا حد زیادی ناشناخته هستند. شناسایی چگونگی و زمان شروع التهاب تکوینی در جنین یک نیاز حیاتی برای دستیابی به تولید HSPCهای عملکردی از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسان (hiPSCs) برای استفاده درمانی است.

اهمیت این مطالعه

اسپین پالازون گفت که دانستن این موضوع که جنین‌ها حسگر میکروبی، پروتئینی به نام Nod1 را فعال می‌کنند تا سلول‌های اندوتلیال عروقی را وادار به تبدیل شدن به سلول‌های بنیادی خون کنند، می‌تواند به توسعه روشی برای ساخت سلول‌های بنیادی خون در آزمایشگاه از خون خود بیمار کمک کند. او گفت: «این کار چالش برانگیز یافتن اهداکنندگان پیوند مغز استخوان سازگار و عوارضی که پس از دریافت پیوند ایجاد می‌شود را از بین می‌برد و زندگی بسیاری از بیماران لوسمی، لنفوم و کم خونی را بهبود می‌بخشد. گیرنده ایمنی توسط تیم اسپین پالازون، قبل از اینکه سلول‌های اندوتلیال تبدیل به سلول‌های بنیادی شوند، در جنین فعال می‌شود و آنها را برای انتقال آماده می‌کند. او گفت: «ما می‌دانیم که سلول‌های بنیادی خون از سلول‌های اندوتلیال تشکیل می‌شوند، اما عواملی که سلول را برای تغییر هویت تنظیم می‌کنند، مبهم بودند. ما نمی دانستیم که این گیرنده مورد نیاز است یا این که قبل از تشکیل سلول‌های بنیادی خون به آن نیاز است.

سلول‌های بنیادی خونساز  

سلول‌های بنیادی هم کارخانه‌ها و هم مواد خام بدن هستند که به طور مکرر برای تجدید خود و ساخت سلول‌های جدید برای بافت‌های خاص تقسیم می‌شوند. سلول‌های بنیادی پرتوان در جنین می‌توانند هر نوع سلولی را که بدن نیاز دارد بسازند، در حالی که سلول‌های بنیادی بالغ محدود به تولید انواع خاصی هستند. سلول‌های بنیادی خون که به سلول‌های بنیادی خونساز نیز معروف هستند، تمام اجزای خون را می‌سازند. این سلول‌ها یک ذخیره مادام العمر سلول‌های بنیادی خون قبل از تولد در داخل جنین ایجاد می‌کنند.

بررسی حسگر میکروبی به نام Nod1

محققان با تجزیه و تحلیل پایگاه‌های داده عمومی جنین‌های انسان، Nod1 را به صفر رساندند و آن را با استفاده از گورخرماهی که حدود ۷۰ درصد از ژنوم خود را با انسان مشترک است، مورد مطالعه قرار دادند. ایجاد سلول‌های بنیادی خون از نزدیک با سطوح Nod1 دنبال شد زیرا اثرات آن مهار یا تقویت شد. برای تایید نقش Nod1 در رشد خون انسان، تیم تحقیقاتی با بیمارستان کودکان فیلادلفیا همکاری کردند. محققان در آنجا سلول‌های بنیادی پرتوان القا شده توسط انسان را تولید می‌کنند که از نمونه‌های بالغ تولید می‌شوند اما از نظر ژنتیکی دوباره برنامه‌ریزی شده‌اند تا مانند سلول‌های بنیادی موجود در جنین‌ها رفتار کنند. سلول‌های بنیادی پرتوان القایی می‌توانند اکثر انواع سلول‌های خونی را ایجاد کنند، البته نه سلول‌های بنیادی خونی عملکردی. اما زمانی که محققان Nod1 را برداشتند، تولید خون کاهش یافت، همانطور که در مورد سلول‌های بنیادی خون در گورخرماهی اتفاق افتاد.

یافته‌های مطالعه

در اینجا، ما نشان می‌دهیم که فعال‌سازی زودهنگام مسیر التهابی Nod1-Ripk2-NF-kB در سلول‌های اندوتلیال (ECs) باعث می‌شود آنها سرنوشت را به سمت اندوتلیوم هموژنیک قطعی تغییر دهند، پیش نیازی برای مشخص کردن HSPCs. مدل‌های جنینی ژنتیکی و شیمیایی ما نشان می‌دهند که HSPCها در غیاب Nod1 و کیناز پایین‌دست آن Ripk2 به دلیل نقص در برنامه‌ریزی اندوتلیال هموژنیک (HE) نمی‌توانند تمایز یابند و Rho GTPaseهای کوچک فعال‌سازی این مسیر را هماهنگ ‌کنند. بنابراین دستکاری NOD1 در یک سیستم انسانی تمایز خونساز نشان دهنده حفظ عملکرد HSPCها است. بنابراین دستکاری این مسیر می‌تواند به استخراج یک HE مناسب برای مشخص کردن HSPCهای خاص بیمار و مشتقات آنها برای درمان اختلالات خونی کمک کند.

جستجوی سلول‌های بنیادی خودساخته

پی بردن به اینکه Nod1 پیش نیازی برای تکوین سلول‌های بنیادی خون است، پیشرفت دانشمندانی است که امیدوارند سیستمی برای تولید سلول‌های بنیادی خون از نمونه های انسانی طراحی کنند که می‌تواند یک گزینه درمانی جدید برای بیماران مبتلا به اختلالات خونی ارائه دهد. زیرا بیماران می‌توانند به جای تزریق سلول‌های بنیادی خون از طریق پیوند مغز استخوان، از طریق سلول‌های بنیادی خون خود که داخل استخوان‌های اسفنجی انها است، درمان شوند. با استفاده از این منبع که از سلول‌های بنیادی خود فرد مشتق شده، بیماران می‌توانند از خطرات بیماری پیوند در مقابل میزبان جلوگیری کنند، زیرا یک واکنش رایج و بالقوه کشنده است و زمانی رخ می‌دهد که سیستم ایمنی بیمار پیوند را به عنوان تهدیدی برای حمله درک کند. اسپین پالازون گفت: "این یک پیشرفت بزرگ برای پزشکی احیا کننده خواهد بود."

تلاش زیاد برای زندگی بدون اختلالات خونی ادامه دارد

تیم اسپین پالازون همچنان به حل کردن فعل و انفعالات پیچیده‌ای که سلول‌های بنیادی خون در آن به وجود می‌آیند، از جمله اصلاح جدول زمانی ادامه می‌دهد. زیرا درک زمانی که سیگنال‌ها بیان می‌شوند برای توسعه روش‌های ساخت سلول‌های بنیادی خون ضروری است. او گفت: "زمان در این موضوع بسیار مهم است. مانند زمانی است که در حال آشپزی هستید و باید مواد را به ترتیب خاصی اضافه کنید." این گروه برای کسب نتایج دقیق و سریع، با بیمارستان کودکان فیلادلفیا، همکاری دارند. اسپین پالازون گفت: "گروه من در دانشگاه ایالتی آیووا به کار خود برای زندگی بدون اختلالات خونی ادامه خواهد داد. من معتقدم که تحقیقات ما راه را برای ایجاد سلول‌های بنیادی خون با درجه درمانی برای درمان بیماران مبتلا به اختلالات خونی هموار می‌کند."

پایان مطلب/.