به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، مطالعات قبلی شباهت‌هایی را در بیان ژن بین سلول‌های بنیادی مغزی در حال استراحت و آستروسیت‌های طبیعی پیدا کرده‌اند، حتی اگر عملکردهای بسیار متفاوتی داشته باشند. تحقیقات جدید دانشمندان در مرکز تحقیقات سرطان آلمان (DFKZ) و دانشگاه هایدلبرگ در مورد تغییرات اپی‌ژنتیکی در آستروسیت‌ها به توضیح چگونگی این امکان کمک می‌کند. جزئیات کار در مقاله Nature با عنوان "متیلاسیون DNA، بنیادینگی آستروسیت‌ها را در سلامت و ایسکمی کنترل می‌کند" منتشر شده است.

فرایند ترمیم مغز

با وجود پیشرفت در دانش پاسخ التهابی به صدمات و کشف نوروژنز بزرگسالان، ترمیم مغز انسان همچنان یک چالش باقی مانده است. پس از آسیب مغزی، ریزمحیط متخاصم و عدم پشتیبانی ساختاری برای جمعیت مجدد سلول‎های عصبی، لنگر انداختن و تشکیل سیناپس، شانس ترمیم موفقیت آمیز را کاهش می‌دهد. در دهه گذشته، ما شاهد افزایش مطالعات در مورد استفاده از داربست‌های زیستی به عنوان پشتیبانی برای ترمیم عصبی بودیم. انواع مواد طبیعی و مصنوعی موجود است و برای جایگزینی بافت آسیب دیده استفاده شده است. داربست‌های زیستی می‌توانند شکل‌های مختلفی داشته باشند و ممکن است حاوی محتوای متنوعی باشند یا نباشند، مانند سلول‌های بنیادی، فاکتورهای رشد، اگزوزوم‌ها و si/miRNA که اثرات درمانی خاصی را ترویج می‌کنند و ترمیم مغز را تحریک می‌کنند. استفاده از این داربست‌های زیستی خارجی، زمینه ای را برای مهندسی بافت فراهم می‌کند. اخیراً، محققان توانستند ارگانوئیدهای مغز، شبکه‌های عصبی و حتی بافت عصبی چاپ شده سه بعدی را مهندسی کنند. چالش در مهندسی بافت عصبی در ساخت داربست‌هایی با توپوگرافی دقیق کنترل شده و نشانه‌های بیوشیمیایی که قادر به هدایت و کنترل سرنوشت سلول‌های عصبی هستند، باقی می‌ماند. .مدت‌ها تصور می‌شد که مغز پستانداران توانایی تولید نورون‌های جدید را در دوران بزرگسالی از دست می دهد. اکنون مشخص شده است که نوروژنز بزرگسالان رخ می دهد اما به سوله های تخصصی از جمله شکنج دندانه دار و ناحیه بطنی-زیر بطنی (vSVZ) محدود می شود. در موش vSVZ، آستروسیت‌های تخصصی که در دیواره بطن‌های جانبی قرار دارند به عنوان سلول‌های بنیادی عصبی بالغ (NSCs) عمل می‌کنند. پس از فعال شدن، NSC ها به پیش سازهای تقویت کننده انتقال (TAPs) تبدیل می شوند که تحت چندین دور تقسیم قرار می‌گیرند و باعث ایجاد نوروبلاست‌ها می شوند. سپس نوروبلاست‌ها در امتداد جریان مهاجرتی منقاری (RMS) به حباب بویایی مهاجرت می‌کنند، جایی که آنها به نورون‌های بینابینی متمایز می‌شوند که در مدار عصبی موجود ادغام می‌شوند. به میزان کمتر، NSCها باعث تولید گلیا، از جمله انواع دیگر آستروسیت‌ها و الیگودندروسیت‌ها می شوند.

نحوه جایگزینی سلول‌های عصبی آسیب دیده ناشی از صدمات مغزی

صدمات مغزی عامل مهم مرگ و میر و عوارض در سراسر جهان است. صدمات به دو نوع تقسیم می شوند: (1) آسیب مغزی تروماتیک (TBI) که در اثر یک نیروی خارجی وارد سر، مانند ضربه، ضربه یا جسم نافذ ایجاد می شود، و (2) آسیب مرتبط با یک بیماری یا شرایط عصبی. مانند سکته مغزی، سرطان مغز و سایر بیماری های عصبی .لازم به ذکر است که پیامد صدمات مغزی مرگ سلولی است، با احتمال زیاد محدودیت‌های عملکردی و شناختی، مانند نقص حرکتی، اختلالات خلقی، سردرد، اختلالات حافظه، احساسات و رفتار و افزایش خطر ابتلا به بیماری‌های عصبی همراه است. صدمات مغزی علاوه بر هزینه بالای آن برای سیستم‌های مراقبت‌های بهداشتی، کیفیت زندگی فرد آسیب دیده و خانواده‌های آنها را کاهش می‌دهد. بیشتر آستروسیت‌ها از سلول‌های عصبی مغز پشتیبانی می‌کنند. سلول‌های بنیادی مغز نوع خاصی از آستروسیت هستند که می‌توانند به انواع مختلفی از سلول‌های مغزی تمایز یابند. محققان با استفاده از آزمایشات روی موش نشان دادند که کمبود خون در مغز به طور اپی ژنتیکی آستروسیت‌ها را به سلول‌های بنیادی مغز برنامه‌ریزی می‌کند، که سپس می‌تواند باعث ایجاد سلول‌های پیش‌ساز عصبی شود. این یافته‌ها پیامدهایی برای پزشکی بازساختی دارند. آنها پیشنهاد می‌کنند که آستروسیت‌ها می توانند به طور بالقوه برای جایگزینی سلول‌های عصبی آسیب دیده برنامه ریزی مجدد شوند. در این مقاله، محققان توضیح دادند که چگونه ارتباط بین این دو نوع سلول عصبی را مطالعه کردند. آنها آستروسیت‌های معمولی و سلول‌های بنیادی مغز را از ناحیه بطنی-زیر بطنی (vSVZ)، منطقه‌ای از مغز موش‌های بالغ با نورون‌های جوان جدا کردند. آنها داده‌های بیان ژن و همچنین الگوهای متیلاسیون در سلول‌ها را تجزیه و تحلیل کردند. آنها متوجه شدند که سلول‌های بنیادی مغز دارای یک الگوی متیلاسیون منحصر به فرد هستند که آنها را از سایر آستروسیت‌ها متمایز می‌کند. به طور خاص، «ژن‌های خاصی در سلول‌های بنیادی مغز دمتیله می‌شوند که در غیر این صورت فقط توسط سلول‌های پیش‌ساز عصبی استفاده می‌شوند. لوکاس کرمر، دانشجوی دکترا در DFKZ و اولین نویسنده نشریه فعلی، توضیح داد که این به سلول‌های بنیادی مغز اجازه می‌دهد تا این ژن‌ها را فعال کنند تا خودشان سلول‌های عصبی تولید کنند. آستروسیت‌های طبیعی دارای ژن‌های موجود در این مسیر توسط متیلاسیون DNA هستند.

بکارگیری متیلاسیون برای تبدیل آستروسیت‌ها به سلول‌های بنیادی مغز

در مرحله بعد، محققان بررسی کردند که آیا می‌توان از متیلاسیون برای تبدیل آستروسیت‌ها به سلول‌های بنیادی مغز در مناطقی از مغز خارج از vSVZ استفاده کرد. دکتر Ana Martin-Villalba، رهبر گروه در DKFZ و یکی از محققین اصلی در این مطالعه، خاطرنشان کرد: اگر این امکان وجود داشت، "گام مهمی برای پزشکی احیا کننده برای ترمیم نواحی آسیب دیده مغز خواهد بود." «تکنیک‌هایی برای تغییر مشخصات متیلاسیون می‌تواند یک رویکرد درمانی جدید برای تولید نورون‌های جدید و درمان بیماری‌های عصبی باشد.» این تیم از مطالعات قبلی در مورد شرایطی مانند سکته مغزی یا آسیب‌های مغزی می‌دانستند که وقتی خون رسانی به مغز قطع می‌شود، تعداد سلول‌های عصبی جدید افزایش می‌یابد. برای بررسی اینکه آیا متیلاسیون تغییر یافته در این فرآیند دخیل بوده است، آنها خون رسانی به مغز موش‌ها را برای مدت کوتاهی قطع کردند. آنها دریافتند که آستروسیت‌هایی با مشخصات متیلاسیون سلول‌های بنیادی معمولی حتی در خارج از vSVZ و همچنین سلول‌های پیش ساز عصبی بیشتری وجود دارند.

شناخت مکانیسم  تشکیل نورون‌های جدید

ظاهراً کمبود خون باعث می‌شود آستروسیت‌ها در نواحی خاصی از مغز علائم متیل روی DNA خود را به گونه‌ای توزیع کنند که برنامه سلول‌های بنیادی آنها قابل دسترسی باشد. سایمون اندرس، دکترا، رهبر گروه پروژه در هایدلبرگ و یکی از محققین اصلی در این مطالعه، گفت: در ادامه این سلول‌های برنامه‌ریزی‌شده دوباره شروع به تقسیم می‌کنند و پیش‌سازهایی برای نورون‌های جدید تشکیل می‌دهند. اگر این فرآیندها را بهتر درک کنیم، ممکن است بتوانیم به طور خاص تشکیل نورون‌های جدید را در آینده تحریک کنیم. به عنوان مثال، پس از سکته مغزی، می‌توانیم قدرت خوددرمانی مغز را تقویت کنیم تا آسیب جبران شود.»

پایان مطلب/.