به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، اختلال عملکرد سلول‌های بنیادی باعث بسیاری از اختلالات مرتبط با افزایش سن می‌شود. بنابراین شناسایی مکانیسم‌هایی که در ابتدا رفتار سلول‌های بنیادی را به خطر می‌اندازند، اهداف اولیه را برای ارتقاء عملکرد بافت در آینده نشان می‌دهند. سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs) باید از حالت سکون خارج شوند تا سلول‌های عصبی تولید کنند. با این حال، درک ما از این فرآیند با محدودیت‌های فنی فناوری‌های فعلی محدود می‌شود. گزارش شده است که محققان تصویربرداری طول عمر فلورسانس (FLIM) کوفاکتورهای متابولیکی اتوفلورسنت را در سایر انواع سلول برای مطالعه تغییرات در حالات سلولی ناشی از بازسازی متابولیک استفاده کرده اند. اکنون محققان می‌توانند از نوری که به طور طبیعی توسط نمونه‌های بیولوژیکی پرتاب می‌شود برای مطالعه بهتر وضعیت‌های مختلف سلول‌های بنیادی در سیستم عصبی استفاده کنند. در همین راستا اکنون به لطف ابزاری که در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون توسعه یافته است، محققان می‌توانند از نوری که به طور طبیعی توسط نمونه‌های بیولوژیکی پرتاب می‌شود برای مطالعه بهتر وضعیت‌های مختلف سلول‌های بنیادی در سیستم عصبی استفاده کنند و شانس آنها را برای مطالعه نحوه پیری سلول‌های بنیادی افزایش دهد.

سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs)

سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs) مسئول تولید مادام‌العمر نورون‌های نوزادی در ناحیه زیر بطنی (SVZ) بطن‌های جانبی و ناحیه زیر دانه‌ای (SGZ) دندانه‌دار شکنج در هیپوکامپ هستند، فرآیندی که به آن نوروژنز گفته می‌شود،  NSCهای بزرگسالان عمدتاً ساکن هستند (qNSCs)، اما با دریافت سیگنال فعال می‌شوند، از حالت سکون خارج می‌شوند و وارد چرخه سلولی می‌شوند. این NSCهای فعال شده (aNSCs) می‌توانند هم خودتجدید شوند و هم اجدادی تولید کنند که قبل از اینکه در نهایت به نورون‌های نوزادی که بالغ می‌شوند و در مدار موجود ادغام ‌شوند، جمعیت خود را گسترش می‌دهدند. این قابلیت تکثیری در نوروژنز بزرگسالان و با افزایش سن و بیماری کاهش می‌یابد. بنابراین، درک زیست شناسی qNSCs، aNSCs، و انتقال از سکون به فعال شدن برای درک نوروژنز بزرگسالان حیاتی شده است. مطالعات در طول دهه گذشته بینشی در مورد بیولوژی زیربنای سکون NSC ارائه کرده است، و بازسازی گسترده بسیاری از گره‌های زیست شناسی سلولی، مانند متابولیسم و پروتئوم را نشان می‌دهد. با این حال، این مطالعات به دلیل محدودیت‌های فناوری‌های مدرنی که برای شناسایی، جداسازی، و/یا تولید qNSCs و aNSCs وجود دارد، محدود شده‌اند.

معکوس کردن پیری

پیری از دست دادن پیشرونده عملکرد فیزیولوژیکی به دلیل تجمع آسیب سلولی است. این فرآیند با سرعت تدریجی و ناهمزمان رخ می‌دهد که در آن سلول‌های خاص و سپس سیستم‌های اندام هموستاز را از دست می‌دهند. پیری از نظر تاریخی از نظر زمانی مورد بررسی قرار گرفته است و اکثر مطالعات موجودات جوان و پیر را با هم مقایسه می‌کنند. با این حال، رویکردهای پیشگیری از پیری در سنین پایین‌تر اخیراً رایج‌تر شده‌اند. با این حال، پیشرفت در کاهش یا معکوس کردن کاهش عملکرد بافت به دلیل ناتوانی در تعیین زمان و زمان شروع پیری سلولی با مشکل مواجه شده است.

مطالعه رفتار سلول‌های بنیادی عصبی

تیم UW-Madison برای مطالعه رفتار سلول‌های بنیادی عصبی، برای توالی‌بندی مواد ژنتیکی در سلول‌های منفرد از اتوفلورسانس استفاده کردند. اتوفلورسانس اغلب به عنوان یک گزارشگر در نظر گرفته می‎شود، زیرا می‌تواند برچسب‌های درخشانی را که محققان برای ردیابی سیگنال‌های خاص در یک سلول استفاده می کنند، آشکارکند. با این حال، محققان در روش جدید خود دریافتند که نشانه‌های اتوفلورسانس می‌تواند برای مطالعه وضعیت خواب سلول‌های بنیادی، به نام سکون، مورد استفاده قرار گیرد. آنها اخیرا یافته‌های خود را در مجله Cell Stem Cell منتشر کردند. وضعیت سکون بسیار مهم است، زیرا خروج از حالت سکون مرحله محدود کننده سرعت در ساخت نورون‌های نوزاد در مغز بزرگسالان است. پیری و بیماری‌های عصبی این خروج از سکون را محدود می‌کند، بنابراین ما نیاز زیادی به مطالعه سلول‌های بنیادی عصبی بالغ داریم. دارسی مور، نویسنده ارشد این مطالعه، استاد علوم اعصاب و عضو مرکز سلول‌های بنیادی و پزشکی احیاکننده UW-Madison می‌گوید. "هدف ما ایجاد ابزار جدیدی بود که بتواند تشخیص دهد که آیا یک سلول بنیادی عصبی بالغ و زیرشاخه‌های مختلف آن (خفته یا در حال استراحت)ساکن است یا خیر، یا اینکه آیا سلول فعال شده و وارد چرخه سلولی می‌شود. مور با ملیسا اسکالا، پروفسور مهندسی زیست پزشکی UW-Madison، محقق موسسه تحقیقاتی مورگریج و عضو مرکز سلول‌های بنیادی و پزشکی احیاکننده که آزمایشگاه آن در حال توسعه تصویربرداری طول عمر فلورسانس برای مطالعه امضاهای اتوفلورسنت مرتبط با سلول‌های منفرد است، همکاری کرد.

شناسایی وضعیت سلول هدف با "امضای" نوری

هنگامی که سلول‌ها از حالت فعال به حالت سکون تغییر می‌کنند، وجود و فراوانی پروتئین‌های خاصی که برای متابولیسم مهم هستند تغییر می‌کند. این مولکول‌ها نحوه جذب نور و بازتابش به خارج از سلول را تغییر می‌دهند. محققان با تمرکز بر نور ساطع شده توسط بخش‌هایی از سلول که به روش‌های کلیدی با سکون تغییر می‌کنند، "امضای" نوری را شناسایی کردند که با وضعیت سلول هدف مطابقت دارد. اسکالا می‌گوید: «این سیگنال‌های طبیعی در داخل سلول می‌توانند به طور قابل اعتمادی عملکرد و هویت سلول را شناسایی کنند. مثل این است که طبیعت سعی دارد تمام رازهای زندگی را به ما بگوید. بنابراین محققان با تعیین توالی RNA - نوعی کپی کاری از DNA که برای تولید پروتئین‌هایی که اتفاقات را در سلول‌ها(سلول‌های بنیادی عصبی موش) می‌سازند، تطابق بین حالت سلولی و امضای نور را تأیید کردند.

مطالعه بیماری‌های عصبی بزرگسالان و پیری

مور و اسکالا با شناسایی و رمزگشایی این امضاهای اتوفلورسانس، ابزاری را توسعه داده‌اند که می‌تواند به مطالعه بیماری‌های عصبی بزرگسالان و پیری کمک کند، اما به طور بالقوه فراتر از علوم اعصاب نیز گسترش می‌یابد. آنها قبلاً با کالین کریست، پروفسور ژنتیک انسانی در دانشگاه مک گیل، برای بررسی علائم منحصر به فرد اتوفلورسنت موجود در سلول‌های بنیادی عضلانی، شروع به کار کرده اند. اکنون که متوجه شدیم این تحقیق نه تنها ابزاری ایجاد کرد، بلکه بینش منحصربه‌فردی را در مورد فرآیندهای سلولی که بین سلول‌های بنیادی عصبی ساکن و فعال متفاوت است، به ما داد، من حتی قوی‌تر احساس می‌کنم که شناسایی یک سلول بر اساس نحوه عملکرد آنها در مقایسه با نحوه عملکرد آنها اینطور می‌گوید که آنها یک پروتئین را بیان می‌کنند که مطالعات را از مطالعه سیستم‌های استاتیک به سیستم‌های پویا تغییر می‌دهد. این که ما بتوانیم این سلول‌ها را همانطور که در طول زمان تغییر می‌کنند بدون از بین بردن آنها مطالعه کنیم - در عین حال ببینیم این اقدامات عملکردی چگونه تغییر می‌کنند - بسیار هیجان‌انگیز است.

پایان مطلب/.