به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، نورون‌هایی که مغز و سیستم عصبی ما را می‌سازند به کندی در طی چند ماه بالغ می‌شوند، و در حالی که این قضیه ممکن است از دیدگاه تکاملی مفید باشد، سرعت آهسته باعث می‌شود که سلول‌های در حال رشد برای مطالعه بیماری‌های عصبی، مانند بیماری پارکینسون، آلزایمر، و اوتیسم، در آزمایشگاه کاملا چالش برانگیز باشند. در حال حاضر، سلول‌های عصبی مشتق‌ شده از سلول‌های بنیادی پرتوان انسان ماه‌ها طول می‌کشد تا در آزمایشگاه به حالت بزرگسالی برسند. جدول زمانی که منعکس کننده سرعت آهسته رشد مغز انسان است. (سلول‌های بنیادی پرتوان یا Pluripotent به سلول‌هایی گفته می‌شود که می‌توانند سلول‌های چندین بافت را بسازند. از جمله سلول‌های لایه اکتودرم، مزودرم و اندودرم که به‌ترتیب مربوط به لایه‌های خارجی، میانی و داخلی جنین هستند. سلول‌های بنیادی اکتودرمی، پیش‌ساز سلول‌های پوست و یاخته‌های دستگاه عصبی هستند. سلول‌های مزودرمی پیش‌ساز بافت‌های عصبی، ماهیچه‌ای، چربی، همبند، خون، یاخته‌های لوله‌های کلیوی هستند. سلول‌های اندودرمی پیش‌ساز یاخته‌های لوزالمعده، تیروئید و سلول‌های ریوی هستند. در افراد بزرگسال هم، گونه‌ای از سلول‌های بنیادی پرتوان که منشأ مزودرمی دارند، در پالپ دندان و بعضی بافت‌های چربی یافت می‌شوند.) با این حال، تحقیقات جدید به رهبری مرکز سرطان Memorial Sloan Kettering (MSK)، راهی را برای هک کردن ساعت‌های داخلی سلول‌ها برای سرعت بخشیدن به این فرآیند کشف کرده است. و این کار نور جدیدی را بر نحوه تنظیم جدول زمانی رشد سلول‌ها می اندازد. لورنز استودر، MD، مدیر مرکز زیست شناسی سلول‌های بنیادی MSK و نویسنده ارشد دو مطالعه اخیر منتشر شده در Nature و Nature Biotechnology می‌گوید: " این سرعت کند رشد سلول‌های عصبی با توانایی‌های شناختی منحصر به فرد و پیچیده انسان مرتبط است. تحقیقات قبلی وجود یک ساعت در سلول‌ها را پیشنهاد می‌کرد که سرعت رشد نورون‌های ما را تعیین می‌کرد، اما ماهیت بیولوژیکی آن تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده بود."

بینش جدید در مورد رشد سلول‌های عصبی

محققان، به سرپرستی نویسنده اول مطالعه، گابریله سیسری، دکترا، یک سد اپی ژنتیکی را در سلول‌های بنیادی که باعث ایجاد سلول‌های عصبی می‌شوند، شناسایی کردند. (تغییرات اپی ژنتیک آن‌هایی هستند که کد DNA را تغییر نمی‌دهند.) این مانع به عنوان یک ترمز در روند رشد عمل می‌کند و سرعت بلوغ سلول‌ها را تعیین می‌کند. آن‌ها در 31 ژانویه در Nature گزارش دادند که با مهار این مانع، دانشمندان توانستند رشد نورون‌ها را سرعت بخشند. دکتر گابریل سیسری، دانشمند تحقیقاتی ارشد در آزمایشگاه Studer در موسسه اسلون کترینگ MSK می‌گوید:" در حین مطالعه رشد مغز در موش‌ها، متوجه شدم که چگونه نورون‌ها طی یک سری مراحل در یک برنامه زمانی بسیار دقیق پیشرفت می‌کنند. اما این برنامه زمانی چالش عملی بزرگی را هنگام کار با نورون‌های انسانی ایجاد می‌کند، آنچه در موش ساعت‌ها و روزها طول می‌کشد به هفته‌ها و ماه‌ها در سلول‌های انسانی نیاز دارد." علاوه بر این، این تیم نشان داد که این سد اپی ژنتیکی تعیین کننده سرعت، قبل از اینکه به انواع مختلف نورون‌ها تمایز یابند، در سلول‌های بنیادی عصبی ساخته شده است. آن‌ها همچنین سطوح بالاتری از مانع را در نورون‌های انسانی در مقایسه با نورون‌های موش پیدا کردند که ممکن است به توضیح تفاوت‌ها در سرعت بلوغ سلولی در گونه‌های مختلف کمک کند.

کشف زیست شناسی بنیادی

اینکه چنین اکتشافاتی در یک مرکز سرطان انجام شده است، آنقدرها هم که در ابتدا به نظر می‌رسد تعجب آور نیست. آزمایشگاه استودر مدت‌هاست بر روی استفاده از پیشرفت‌ها در زیست‌شناسی سلول‌های بنیادی برای توسعه درمان‌های جدید برای بیماری‌های دژنراتیو و سرطان تمرکز کرده است. که هر دو به شدت با پیری مرتبط هستند. علاوه بر این، MSK مدت‌هاست که در تحقیقات علم پایه پیشرو بوده است؛ یعنی علمی‌که به دنبال ایجاد درک اساسی از زیست شناسی انسان است. حدود نیمی از بودجه مؤسسه ملی بهداشت (NIH) صرف تأمین بودجه تحقیقات علوم پایه می‌شود. به گفته NIH، اکثریت قریب به اتفاق داروهایی که در سال‌های اخیر توسط سازمان غذا و دارو تأیید شده‌اند، شامل تحقیقات پایه‌ای با بودجه عمومی‌بوده‌اند. دکتر جوآن ماساگو، مدیر مؤسسه اسلون کترینگ، و مدیر ارشد علمی MSK می‌گوید: " همه پیشرفت‌های عمده در درمان سرطان در سال‌های اخیر، درمان با مهارکننده‌های ایست بازرسی، درمان با سلول‌های CAR T، واکسن‌های سرطان، همه آن‌ها ریشه در تحقیقات پایه دارند. گاهی ممکن است سال‌ها طول بکشد تا ارتباط پزشکی یک کشف خاص مشخص شود."

یک ابزار تحقیقاتی ارزشمند

مطالعه دوم که توسط دانشجویان فارغ التحصیل آزمایشگاه استودر ، امیلیانو هرگندر و اندرو مینتی انجام شد و در 2 ژانویه در Nature Biotechnology منتشر شد، ترکیبی از چهار ماده شیمیایی را شناسایی کرد که با هم می‌توانند بلوغ عصبی را تقویت کنند. این کوکتل شیمیایی که جنتونیک (GENToniK) نامیده می‌شود، هم عوامل اپی ژنتیکی را که مانع بلوغ سلولی می‌شوند سرکوب می‌کند و هم عواملی را تحریک می‌کند که باعث تقویت آن می‌شوند. محققان خاطرنشان می‌کنند که این رویکرد در کنار کمک به رساندن سریع‌تر نورون‌ها به حالت بزرگسالی در آزمایشگاه، نویدبخش دیگر انواع سلول است. نه تنها نشان داده شد که جنتونیک بلوغ نورون‌های قشر مغز (درگیر در عملکردهای شناختی) و نورون‌های حرکتی نخاعی (درگیر در حرکت) است، بلکه این مواد شیمیایی همچنین قادر به تسریع توسعه چندین نوع سلول دیگر مشتق شده از سلول‌های بنیادی، از جمله ملانوسیت‌ها (سلول‌های رنگدانه) و سلول‌های بتای پانکراس (سلول‌های غدد درون ریز) می‌باشند. ویراستاران مجله در یک نشست تحقیقاتی که همراه با این مطالعه بود، خاطرنشان کردند:" تولید نورون‌های انسانی در ظرفی از سلول‌های بنیادی، نفوذ منحصربه‌فردی به مطالعه سلامت و بیماری‌های مغز ایجاد می‌کند. یک مانع بزرگ در این زمینه از این واقعیت ناشی می‌شود که نورون‌های انسانی به ماه‌ها نیاز دارند تا در طول تکامل به بلوغ برسند، که خلاصه کردن این فرآیند را در شرایط آزمایشگاهی دشوار می‌کند. نویسندگان با توسعه یک کوکتل دارویی ساده که دوره زمانی بلوغ را سرعت می‌بخشد، یک ابزار تحقیقاتی ارزشمند ارائه می‌کنند." دکتر استودر می‌گوید این یافته‌ها می‌تواند به‌ویژه در مدل‌سازی اختلالاتی مانند اوتیسم که شامل مشکلات اتصال سیناپسی است، مفید باشد. با این حال، او خاطرنشان می‌کند که تحقیقات بیشتری برای ایجاد مدل‌هایی از اختلالات عصبی که تا اواخر زندگی رخ نمی‌دهند، مانند بیماری پارکینسون، که مدت‌ها مرکز تحقیقات استودر بوده است، مورد نیاز است او می‌گوید: " به طور معمول، زمانی که بیماری شروع می‌شود، یک فرد 60 تا 70 ساله است. هیچ نوزادی به پارکینسون مبتلا نمی‌شود. بنابراین، برای آن بیماری‌ها، ما نیاز داریم که بتوانیم سلول‌ها را نه تنها در حالت بزرگسالی، بلکه در وضعیتی شبیه به پیری قرار دهیم. این چیزی است که ما به کار روی آن ادامه می‌دهیم."

پایان مطلب./