به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، یک دهه پیش، محققان با سرپرستی راکل اسپین پالازون، کشف کردند که مسیرهای سیگنالینگ التهابی باید برای جنین روشن شود تا سلول‌های بنیادی خونی تولید کنند. آخرین کار آزمایشگاهی پالازون، ارزش بالقوه خاموش نگه داشتن همان سیگنال‌ها را پس از فعال‌سازی اولیه نشان می‌دهد. تحقیقات جدید تیمی به رهبری اسپین پالازون و کلاید کمپبل، استادیار ژنتیک، توسعه و زیست شناسی سلولی در دانشگاه ایالتی آیووا، به تلاش‌ها برای توسعه سلول‌های بنیادی خونی که در آزمایشگاه رشد می‌کنند و مشتق شده از خود بیمار است، کمک خواهد کرد. پیشرفت امیدوارکننده و در حال پیشرفت در پزشکی بازساختی می‌تواند نیاز به پیوند مغز استخوان را برای درمان اختلالات خونی مانند لوسمی، لنفوم و کم خونی با تزریق سلول‌های بنیادی برطرف کند.

درباره مطالعه

 کلید این یافته‌ها، زمان بندی است که به تازگی آخرین نتایج آن در نشریه Nature Communications منتشر شده است. کار قبلی اسپین پالازون نشان داد که NF-kB، شبکه‌ای از مسیر‌های سیگنالینگ پروتئین‌ها که به خوبی مطالعه شده است و به تحریک التهاب کمک می‌کند، میزبان واکنش‌هایی است که بدن ما برای مبارزه با عفونت‌ها، جراحات و سایر خطرات درک شده از آن استفاده می‌کند و نقش آن در هنگام تشکیل سلول‌های بنیادی خونی ضروری است. NF-κB تقریباً در تمام گونه‌های سلول‌های جانوری یافت می‌شود و درگیر و مسئول در پاسخ‌های سلولی به محرک‌هایی همچون استرس، سیتوکین‌ها، رادیکال‌های آزاد، تابش‌های فرابنفش، و آنتی‌ژن باکتریایی یا ویروسی است. پژوهش‌ها نشان می‌دهد که تنظیم نادرست NF-κB با سرطان، بیماری‌های التهابی و خودایمنی، شوک سپتیک، عفونت ویروسی، و توسعه نامناسب سیستم ایمنی مرتبط است. NF-KB در تنظیم پاسخ‌های سلولی اهمیت دارد زیرا متعلق به گروهی از فاکتورهای رونویسی اولیه است که دارای عمل سریع می‌باشند، به عبارت دیگر فاکتورهای رونویسی که در داخل سلول‌ها در حالت غیرفعال حضور دارند و نیاز به سنتز پروتئین‌های جدید برای فعال شدن خود ندارند. این به NF-KB این امکان را می‌دهد که اولین عامل پاسخ گو به محرک‌های سلولی مضر باشد. درک اینکه چه زمانی و چرا سیگنال‌های التهابی ظاهر می‌شوند به تکرار این روند کمک می‌کنند بسیار مهم است. اسپین پالازون گفت: " این واقعاً یک گام بزرگ رو به جلو برای تولید سلول‌های بنیادی خونی در آزمایشگاه بود. این پروتکل‌ها دقیق تر و کارآمدتر خواهند بود."

سیگنال‌ها به صورت امواج  می‌آیند

سلول‌های بنیادی نحوه رشد، ترمیم و تجدید ارگانیسم‌ها هستند که منبع هر سلول جدید است. برخی از سلول‌های بنیادی می‌توانند هر نوع سلولی را ایجاد کنند، در حالی که برخی دیگر تخصصی هستند. صدها میلیارد سلول خونی جدید که انسان هر روز می‌سازد از سلول‌های بنیادی خونساز تخصصی در مغز استخوان ما می آید. ذخیره مادام العمر سلول‌های بنیادی خونساز قبل از تولد در داخل جنین ایجاد می‌شود. گروه تحقیقاتی اسپین پالازون و کمپبل روی گورخرماهی کار می‌کنند، موضوعی رایج در تحقیقات پزشکی، زیرا آن‌ها از نظر ژنتیکی شبیه انسان هستند و در خارج از بدن خود تخم‌هایی می‌گذارند که به سرعت در حال رشد هستند. با قرار دادن ژن‌های گزارشگر تولید کننده فلورسانس، دانشمندان می‌توانند انواع منتخب پروتئین و بیان ژن را به وضوح درخشش دهند. تیم تحت رهبری ایالت آیووا با ردیابی بیان زمان واقعی NF-kB در جنین گورخرماهی با خط گزارشگر که فقط برای مدت کوتاهی روشن می‌شود، دریافتند که سیگنال‌های التهابی در دو موج فعال می‌شود. دوبار روشن و خاموش شدن به عنوان یک ساعت بیولوژیکی عمل می‌کند و روندی را هماهنگ می‌کند که برخی از سلول‌های عروقی جنین را به سلول‌های بنیادی خون تبدیل می‌کند.

زمان بندی دقیق

اگر موج اول نرسد، سلول‌ها برای انتقال آماده نشده اند. اگر موج دوم وارد نشود، سلول‌های بنیادی تازه ایجاد شده از رگ‌های خونی جدا نمی‌شوند و با عجله وارد خدمت می‌شوند. در بین امواج، سلول‌های بنیادی خونی متولد می‌شوند و به طور متوسطی تکثیر می‌شوند. اما محققان دریافتند اگر موج دوم به تعویق بیفتد، آن‌ها به تکثیر ادامه می‌دهند. اسپین پالازون گفت: " با دستکاری این سیگنال‌ها، می‌توانیم مقدار زیادی سلول‌های بنیادی خونی ایجاد کنیم. " همچنین کمپبل نیز افزودکه" : محققان تمایلی نداشتند که مهار مرحله فعال سازی مجدد بتواند تولید سلول‌های بنیادی خونی را افزایش دهد. من اولین کسی بودم که آن را از طریق میکروسکوپ دیدم، و نزدیک بود از صندلیم بیفتم. سر راکل فریاد زدم، این چیست؟ این یکی از آن لحظاتی است که شما دوست دارید در علم داشته باشید، فقط چند بار وجود دارد که شما چیزی را می بینید که شما را غافلگیر می‌کند، من انتظار داشتم که شاید 8 سلول بنیادی را ببینم." به گفته اسپین پالازون، یافتن راهی برای افزایش بالقوه بازده بسیار جالب است زیرا روش‌های موجود برای کشت سلول‌های بنیادی خونی، سلول‌های عملکردی کمی‌تولید می‌کنند. این فرآیند شامل برنامه‌ریزی مجدد ژنتیکی سلول‌های بالغ می‌شود تا مانند سلول‌های بنیادی فراوان در جنین‌ها رفتار کنند، سپس از آن سلول‌های بنیادی پرتوان القایی برای تولید سلول‌های بنیادی خونی استفاده شود. مطالعات بیشتری لازم است تا مشخص شود که چگونه می‌توان از بینش عمیق تر در مورد زمان بندی سیگنال‌های التهابی برای بهبود پروتکل‌های ایجاد سلول‌های بنیادی خونی در آزمایشگاه استفاده کرد. کمپبل گفت: "اکنون، همه چیز به بهینه سازی و یکپارچه سازی این سیگنال‌ها مربوط می‌شود."

گام بعدی

برای سال‌ها، اسپین پالازون و کمپبل با محققان بیمارستان کودکان فیلادلفیا که کار گسترده‌ای روی سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انجام می‌دهند، همکاری کرده‌اند. محققان آنجا تأیید کردند که سیگنال دهی NF-kB دارای الگوهای زمان بندی و اثرات مشابهی در تلاش‌های آزمایشگاهی برای تولید سلول‌های بنیادی خونی در انسان است. در حالی که آن‌ها به همکاری با بیمارستان ادامه خواهند داد، محققان ISU به زودی قادر خواهند بود این فرآیند را در یک آزمایشگاه کشت سلولی جدید در محوطه دانشگاه ایالت آیووا که قادر به تولید سلول‌های بنیادی پرتوان القایی است، مطالعه کنند. کمپبل که یک ماه را در بیمارستان فیلادلفیا به یادگیری پروتکل‌ها گذراند، گفت که این آزمایشگاه باید تا پایان سال راه اندازی شود. اسپین پالازون و کمبل گفتند که انتظار دارند روش‌ها و یافته‌های آخرین کارشان به مطالعه سایر انواع سلول‌های بنیادی، روند پیری و ایمونوتراپی مشتق از بیمار برای درمان سرطان تبدیل شود. دانشمندان همچنان به کسب اطلاعات بیشتر در مورد عملکردهای مختلف سیگنالینگ التهاب در طول زندگی ادامه می‌دهند. کمپبل گفت: "شبکه‌های التهابی برای شروع زندگی لازم هستند، آن‌ها با مبارزه با عفونت‌ها و ویروس‌ها ما را زنده نگه می‌دارند و در نهایت می‌توانند باعث مرگ ما شوند."

پایان مطلب./