به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، بیشتر بیماری‌های ارثی مشتق از سلول‌های خونی، مانند کمبودهای اولیه ایمنی، هموگلوبینوپاتی‌ها، اختلالات ذخیره‌سازی و متابولیک، سیتوپنی‌های مادرزادی و نقایص سلول‌های بنیادی را می‌توان با پیوند سلول‌های بنیادی خونساز آلوژنیک (HSCs) درمان کرد .HSCهای طبیعی ژنتیکی پیوند شده می‌توانند به عنوان منبع مداوم سلول‌های خونی از همه دودمان‌ها عمل کنند و این اختلالات را پس از یک درمان با مزایای مادام العمر از بین ببرند. ولی با بالا رفتن سن یا بیمار شدن افراد، سیستم ایمنی آنها ممکن است خسته شود و توانایی مقابله با ویروس‌هایی مانند آنفولانزا یا COVID-19 را کاهش دهد. در یک مطالعه جدید بر روی موش که بخشی از آن توسط مؤسسه ملی بهداشت تامین شده و در Science Advances منتشر شده است، محققان آزمایشگاه سلول‌های بنیادی USC در Rong Lu توضیح می‌دهند که چگونه فعالیت ژنی خاص می‌تواند به طور بالقوه تولید سلول‌های ایمنی را افزایش دهد.

تولید سلول‌های بنیادی خونساز

پیوند مغز استخوان و درمان‌های مرتبط با آن بر تولید سلول‌های بنیادی خونساز اهداکننده (HSCs) متکی است. مقدار سلول‌های خونی تولید شده توسط HSC های اهداکننده به طور مستقیم اثربخشی این روش‌های درمانی را تعیین می‌کند. مطالعات قبلی نشان داده‌اند که سلول‌های HSC منفرد مقادیر بسیار متفاوتی از سلول‌های خونی تولید می‌کنند و ترجیحات متفاوت یا «سوگیری‌های دودمانی» را برای انواع سلول‌های خونی که تولید می‌کنند نشان می‌دهند. شناسایی نشانه‌های بیان ژن مرتبط با مقادیر مشخصی از سلول‌های خونی تولید شده توسط سلول‌های HSC منفرد، می‌تواند بینش مکانیکی در مورد تعدیل کمی بازسازی خون ارائه دهد و می‌تواند ارزیابی و بهینه‌سازی استخرهای سلولی اهداکننده برای پیوند مغز استخوان را بهبود بخشد. چند مطالعه اخیر HSC ها را با مقادیر زیاد و کم تمایز مقایسه کرده اند و تفاوت‌هایی را در مناظر اپی ژنتیکی و بیان ژن مشاهده کرده اند. این مطالعات نشان می‌دهد که بیان ژن متمایز HSCs زیربنای خروجی دودمان افتراقی آنها است. با این حال، هنوز مشخص نیست که چگونه بیان ژن HSC زمینه ساز مقادیر مختلف تولید خون است. این امکان وجود دارد که ژن‌های تنظیم کننده تولید خون به طور مداوم تولید خون را در طیف وسیعی از سطوح تولید خون تعدیل کنند. با این حال، این مدل تنظیم ثابت تنها مکانیسم تنظیم مولکولی بالقوه نیست. برای مثال، تولید خون ممکن است تنها زمانی توسط ژن‌ها تنظیم شود که سطح بیان آنها بالاتر از آستانه‌های خاص افزایش یابد. علاوه بر این، بسیاری از ژن‌ها با اتصال به چند کوفاکتور و مکان‌های ژنومی زیادی عمل می‌کنند.

درک ارتباط کمی بین تولید سلول‌های ایمنی و بیان ژن

 محققان توضیح می‌دهند که چگونه فعالیت ژنی خاص می‌تواند به طور بالقوه تولید سلول‌های ایمنی را افزایش دهد. محققان می‌خواستند مکانیسمی را بفهمند که چرا برخی از سلول‌های بنیادی خونساز سلول‌های ایمنی بیشتری تولید می‌کنند، در حالی که سایر سلول‌های بنیادی سلول‌های ایمنی کمتر تولید می‌کنند. این تیم تحقیقاتی تکنیک‌های جدیدی را برای درک ارتباط کمی بین تولید سلول‌های ایمنی و بیان ژن در موش‌های آزمایشگاهی ابداع کردند. دانشمندان سلول‌های بنیادی فردی را با "بارکد" ژنتیکی برای ردیابی تولید سلول‌های ایمنی آنها برچسب گذاری کردند. آنها سپس ردیابی بارکد را با اندازه گیری فعالیت بیان ژن مرتبط کردند. آنها همچنین رویکردهای بیوانفورماتیکی نوآورانه ای را برای توصیف ارتباط کمی خود توسعه دادند. دانشمندان نزدیک به 40 ژن را شناسایی کردند که با تولید سلول‌های ایمنی مرتبط هستند.

بکارگیری تکنیک‌های جدید برای شناخت ژن‌های بیماری‌زا

دکتر رونگ لو، نویسنده مسئول این مطالعه، محقق انجمن لوسمی و لنفوم  که دانشیار زیست شناسی سلول‌های بنیادی و پزشکی بازساختی، مهندسی زیست پزشکی، است، گفت: سلول‌های بنیادی خونساز یاHSC ها، خون و سلول‌های ایمنی تولید می‌کنند، اما همه HSC ها به یک اندازه مولد نیستند. بنابراین ما می‌خواستیم مکانیسمی را بفهمیم که چرا برخی از سلول‌های بنیادی سلول‌های ایمنی بیشتری تولید می‌کنند، در حالی که سلول‌های بنیادی دیگر کمتر تولید می‌کنند.» با در نظر گرفتن این هدف، نویسنده اول، دکتر دو جیانگ، و همکارانش در آزمایشگاه لو در دانشکده پزشکی کک USC، تکنیک‌های جدیدی را برای درک ارتباط کمی بین تولید سلول‌های ایمنی و بیان ژن در موش‌های آزمایشگاهی ارائه کردند. دانشمندان سلول‌های بنیادی فردی را با "بارکد" ژنتیکی برچسب گذاری کردند تا تولید سلول‌های ایمنی آنها را ردیابی کنند. آنها سپس ردیابی بارکد را با اندازه گیری فعالیت بیان ژن مرتبط کردند. آنها همچنین رویکردهای بیوانفورماتیکی نوآورانه ای را برای توصیف ارتباط کمی خود توسعه دادند. با استفاده از این پیشرفت‌های فنی، دانشمندان نزدیک به 40 ژن را شناسایی کردند - از جمله ژن‌های مرتبط با بیماری‌هایی مانند سندرم میلودیسپلاستیک، نوعی سرطان ناشی از سلول‌های غیرطبیعی خون‌ساز - که با تولید سلول‌های ایمنی مرتبط هستند. آنها ارتباط بین فعالیت این ژن‌ها و تعداد و تنوع سلول‌های ایمنی تولید شده را کشف کردند. برای مثال، ژن‌های خاصی با تولید سلول‌های لنفوئیدی، برخی دیگر با سلول‌های میلوئیدی و برخی دیگر با تعادل سالم انواع مختلف سلول‌های ایمنی مرتبط هستند. تعدادی از ژن‌ها چیزی را نشان دادند که دانشمندان به عنوان "ارتباط دائمی" تنها با تولید لنفوسیت‌ها توصیف کردند. به عبارت دیگربیان ژن همیشه با تولید لنفوسیت همراه بود.

راهبردهایی برای بهینه‌سازی پیوند مغز استخوان

معمولاً، ژن‌ها با تولید سلول‌های ایمنی ارتباط «یک وجهی یا چندوجهی» دارند. در این موارد، که هم سلول‌های لنفوئیدی و هم سلول‌های میلوئیدی را درگیر می‌کردند، فعالیت ژن تنها با تولید سلول‌های ایمنی در یک یا چند سطح خاص از تولید سلول‌های ایمنی مرتبط بود. جیانگ که دکترای خود را در آزمایشگاه لو دریافت کرده است، گفت: «در این مطالعه، ما نشان می‌دهیم که بیشتر ژن‌های مرتبط با تولید سلول‌های ایمنی تنها در سطوح خاصی از تولید سلول‌های ایمنی مرتبط هستند.» یافته‌های ما می‌تواند راهبردهایی را برای بهینه‌سازی پیوند مغز استخوان ارائه کند.

پایان مطلب/.