به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، سلول‌های بنیادی، سلول‌های نابالغی هستند که نقش بازسازی اساسی در تقریباً تمام بافت‌ها دارند. آن‌ها معمولاً در حالت خفته و با تقسیم کند قرار دارند، اما پس از آسیب، می‌توانند با وارد شدن به یک حالت فعال که در آن به سرعت تقسیم شده و به سلول‌های بالغ و عملکردی تبدیل می‌شوند، بافت را جایگزین کنند. در همین راستا محققان کالج پزشکی ویل کرنل نشان داده‌اند که یک سوئیچ مولکولی ضروری برای وارد شدن سلول‌های بنیادی خون به یک حالت فعال و بازسازی‌کننده است که در آن سلول‌های خون جدید تولید می‌کنند. این کشف می‌تواند منجر به پیوند مغز استخوان مؤثرتر و درمان‌های ژنی بهبود یافته شود.

نحوه فعال‌سازی سلول‌های سلول‌های بنیادی و پیش‌ساز خون

سلول‌های بنیادی و پیش‌ساز خون (Hematopoietic Stem and Progenitor Cells یا HSPCs) نوعی از سلول‌های بنیادی هستند که از مغز استخوان (یا در برخی موارد از جریان خون) مشتق می‌شوند و مسئول تولید تمام سلول‌های خونی در بدن هستند. سلول‌های HSPCs معمولاً در حالت خفته یا به اصطلاح quiescent قرار دارند، که به آن‌ها اجازه می‌دهد از تقسیم سلولی بی‌رویه و مصرف منابع سلولی جلوگیری کنند. این حالت خفتگی برای حفظ منابع سلولی در طولانی مدت اهمیت دارد. با این حال، در پاسخ به نیازهای خاص مانند آسیب بافتی، کمبود سلول‌های خونی یا بیماری، سلول‌های HSPCs باید وارد حالت فعال‌سازی شوند تا به سرعت تقسیم و تمایز یابند و سلول‌های خونی جدید تولید کنند. فرآیند فعال‌سازی این سلول ها از چند طریق انجام میشودیکی محیط میکروسلولی (Niche): سلول‌های HSPCs در مغز استخوان در ارتباط با محیط میکروسلولی خود قرار دارند، که شامل سلول‌های اندوتلیالی رگ‌های خونی، سلول‌های استرومایی و سایر سلول‌های حمایت‌کننده است. این محیط به تنظیم رفتار سلول‌های HSPCs کمک می‌کند. به عنوان مثال، سلول‌های اندوتلیالی رگ‌های خونی از طریق سیگنال‌دهی‌های آنژیوکرین، که از جمله سیگنال‌دهی Notch1 است، به فعال‌سازی و تمایز سلول‌های بنیادی کمک می‌کنند. دوم با فعال‌سازی با سیگنال‌های مولکولی، برای فعال‌سازی سلول‌های HSPCs، نیاز به سیگنال‌های مولکولی خاص است. یکی از مهم‌ترین فاکتورهای تنظیمی در این فرآیند، فاکتور ترانسکریپشن FLI-1 است. این پروتئین تنظیمی باعث فعال‌سازی سلول‌های HSPCs از حالت خفته به حالت فعال می‌شود. وقتی FLI-1 به طور موقت در سلول‌های بنیادی خون اعمال می‌شود، این سلول‌ها به سرعت شروع به تقسیم و تمایز به انواع مختلف سلول‌های خونی می‌کنند. سوم با انتقال سیگنال‌های سلولی، در طی فعال‌سازی، سلول‌های HSPCs با تغییرات سیگنالی بین خود و محیط میکروسلولی (که شامل رگ‌های خونی و سلول‌های پشتیبان است) تعامل می‌کنند. این تعاملات باعث تحریک و هم‌سازگاری سلول‌های HSPCs با نیشنی رگ‌های خونی می‌شود، که در نهایت منجر به فعال‌سازی بیشتر و گسترش سلول‌ها می‌شود. در نهایت، این فرآیندها به افزایش تعداد سلول‌های خونی و بازسازی سریع‌تر سلول‌های خونی کمک می‌کنند، که در درمان بیماری‌هایی مانند سرطان‌های خونی، اختلالات خونی و در پیوند مغز استخوان بسیار مفید است.

معرفی پروتئین تنظیم‌کننده تکثیر DNA به نام FLI-1

محققان در یک مطالعه که در تاریخ 25 فوریه در مجله Nature Immunology منتشر شد، متوجه شدند که پروتئین تنظیم‌کننده تکثیر DNA به نام FLI-1 در این فرآیند بازسازی‌کننده برای سلول‌های بنیادی خون نقش حیاتی دارد. سلول‌های بنیادی خون که عمدتاً در مغز استخوان قرار دارند، زمانی که تحریک یا "محرک" شوند، وارد جریان خون می‌شوند. این محققان نشان دادند که تولید موقتی FLI-1 در سلول‌های بنیادی مغز استخوان بزرگسالان که به حالت خفته قرار دارند، آن‌ها را فعال کرده و باعث می‌شود که به سرعت تعداد آن‌ها افزایش یابد و شانس بیشتری برای پیوند موفق به میزبان جدید داشته باشند.

بهبود کارایی پیوند مغز استخوان و درمان‌های ژنی

دکتر شاهین رفیعی، نویسنده ارشد مطالعه و مدیر مؤسسه هارتمن برای بازسازی ارگان‌های درمانی و مؤسسه سلول‌های بنیادی انصاری در کالج پزشکی ویل کرنل، گفت: "رویکردی که در این مطالعه بیان کردیم، می‌تواند به طور قابل توجهی کارایی پیوند مغز استخوان و درمان‌های ژنی مبتنی بر سلول‌های مغز استخوان را بهبود بخشد، به ویژه در مواردی که اهداکننده تعداد محدودی از سلول‌های بنیادی خون سالم دارد." پیوند مغز استخوان، که شامل سلول‌های بنیادی خون است، به بازیابی جمعیت‌های سلول‌های خونی و سلول‌های ایمنی در گیرندگان کمک می‌کند و از عناصر مهم درمان برخی از سرطان‌ها است. پزشکان گاهی اوقات سلول‌های بنیادی خون سالم را از خود بیماران جمع‌آوری کرده و آن‌ها را برای جایگزینی سلول‌های خونی در بیماران مبتلا به سرطان استفاده می‌کنند. این سلول‌های بنیادی ممکن است پس از قرار گرفتن در معرض شیمی‌درمانی یا درمان‌های پرتو به سختی فعال و گسترش یابند. به طور مشابه، برخی از درمان‌های ژنی، به ویژه برای اختلالات خونی مانند بتا تالاسمی، نیاز به برداشت سلول‌های بنیادی خون بیماران، وارد کردن یک ژن درمانی به آن‌ها و گسترش سلول‌های بنیادی در آزمایشگاه قبل از بازگرداندن آن‌ها به بیمار دارد. تمام این کاربردها با داشتن یک روش ایمن و قابل اعتماد برای تبدیل سلول‌های بنیادی خون به یک حالت بازسازی‌کننده بهبود خواهند یافت.

شیوه مطالعاتی

در این مطالعه، محققان از پروفایلینگ تک‌سلولی و دیگر تکنیک‌ها برای تجزیه و تحلیل تفاوت‌های فعالیت ژنی بین سلول‌های بنیادی خون خفته و فعال استفاده کردند. در نهایت، آن‌ها به FLI-1، یک پروتئین تنظیم‌کننده تکثیر که می‌تواند فعالیت هزاران ژن را کنترل کند، پی بردند. آن‌ها نشان دادند که نبود FLI-1 باعث می‌شود که سلول‌های بنیادی خون در حالت خفته باقی بمانند و ارتباط این سلول‌ها با سلول‌های مغز استخوان، به ویژه سلول‌های اندوتلیالی خاصی که رگ‌های خونی را تشکیل می‌دهند، قطع شود.

نتایج کسب شده از مطالعه

فعالیت FLI-1، در مقابل، ارتباط و قابلیت سازگاری سلول‌های بنیادی خون را با نیشنی که از سلول‌های اندوتلیالی رگ‌های خونی تشکیل شده، باز می‌گرداند و آن‌ها را به حالت فعال و بازسازی‌کننده تبدیل می‌کندکه به طور قابل توجهی توانایی آن‌ها برای گسترش و بازسازی تأمین سلول‌های خونی در یک میزبان جدید را بهبود می‌بخشد. موتیشن‌هایی که باعث فعالیت بیش از حد FLI-1 می‌شوند، محرک برخی از لوسمی‌ها هستند. با این حال، محققان روشی برای تحریک سلول‌های بنیادی خون با FLI-1 برای مدت زمان کوتاه با استفاده از روشی مشابه با واکسن‌های مبتنی بر mRNA تغییر یافته توسعه دادند. دکتر تومر ایتکین، نویسنده هم‌ارشد این مطالعه، گفت: "سلول‌های بنیادی که ما با mRNA تغییر یافته FLI-1 تحریک می‌کنیم، از حالت خواب بیدار می‌شوند، گسترش می‌یابند و به طور عملکردی و با دوام در میزبان دریافت‌کننده بدون هیچ‌گونه نشانه‌ای از سرطان"مستقر می‌شوند.  محققان همچنین یک معما در زمینه سلول‌های بنیادی خون را حل کردند و نشان دادند که پتانسیل بازسازی بیشتر سلول‌های بنیادی خون مشتق از بند ناف انسان، در مقایسه با سلول‌های بنیادی خون بزرگسالان، به تفاوت در سطح فعالیت FLI-1 آن‌ها مربوط است که بر قدرت تعامل آن‌ها با نیشنی بازسازی‌کننده تأثیر می‌گذارد.

رمزگشایی نقش FLI-1

این مطالعه شامل تجزیه و تحلیل محاسباتی گسترده‌ای برای رمزگشایی نقش FLI-1 در فعال‌سازی سلول‌های بنیادی و ادغام آن با مسیرهای سیگنال‌دهی شناخته شده‌ای است که خودبازسازی و بقای سلول‌های بنیادی را هدایت می‌کنند. این مطالعه همچنین رابطه بین سلول‌های بنیادی خون و محیط مغز استخوان آن‌ها، به ویژه نیشنی رگ‌های خونی، را روشن کرد. محققان قصد دارند با توسعه بیشتر پیش‌بالینی و مقیاس‌بندی روش مبتنی بر mRNA تغییر یافته خود برای معرفی موقتی FLI-1 در سلول‌های بنیادی خون، تحقیقات خود را ادامه دهند و در نهایت این روش را در بیماران انسانی آزمایش کنند. رویکرد آن‌ها می‌تواند زمینه‌ساز درمان طیف وسیعی از اختلالات خونی با تولید خون پایدار و ایمن در بلندمدت باشد.

پایان مطلب/.