پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

در مراحل اولیه رشد جنین انسان، مجموعه کوچکی از سلول‌ها به نام سلول‌های بنیادی جنینی انسان (hESCs) رشد و تمایز را هماهنگ می‌کنند و در نهایت باعث ایجاد بافت‌های انسانی بسیار تخصصی می‌شوند. به عنوان سلول‌های پرتوان (پیش‌ساز همه‌ی انواع سلولی در بدن)، hESC ها مورد توجه زیست شناسان حوزه‌های رشدی و بازساختی قرار گرفتند. محققان بیمارستان زنان بریگهام و دانشکده پزشکی هاروارد از غربالگری ژنتیکی گسترده برای بیان و غیرفعال کردن ده‌ها هزار ژن در hESCs استفاده کردند. آنها شبکه‌های کلیدی را کشف کردند که به طور همزمان پرتوانی و آمادگی برای مرگ سلولی (آپوپتوز) را کنترل می‌کنند و به تضمین شرایط بهینه برای رشد جنین کمک می‌کنند. یافته‌های این مطالعه که در Genes and Development منتشر شده است، بینش جدیدی در مورد ژنتیک سرطان و یک رویکرد جدید برای تحقیقات پزشکی احیاکننده ارائه می‌دهد.

نویسنده اصلی، دکتر کامیلا ناکسرووا، یک محقق سابق فوق دکتری در آزمایشگاه الج در بخش ژنتیک بریگهام می‌گوید: "روش‌های ما این امکان را می‌دهد که یک «اطلس» از تقریباً هر ژن در ژنوم انسان ایجاد کنیم و تعیین کنیم که بیان یا از دست دادن بیش از حد آن چه تأثیری بر اساسی‌ترین گام‌های اولیه توسعه انسانی دارد. به‌جای اینکه ژن‌ها را یک به یک بررسی کنیم، هزاران تغییر ژنتیکی را به طور همزمان بررسی کردیم تا تعیین کنیم آنها چگونه بر تکثیر سلول‌های بنیادی جنینی و به دنبال آن، توسعه سه لایه‌ی زایا (که به عنوان ماده اولیه‌ی بافت‌های انسانی عمل می‌کنند)، تأثیر می‌گذارند."

استفن الج، استاد ژنتیک و پزشکی در بریگهام و اچ ام اس، می‌گوید: "توضیح اینکه چگونه عملکرد سلول‌های بنیادی جنینی انسان توسط ژنتیک کنترل می‌شود، برای درک ما از زیست شناسی رشد و پزشکی بازساختی ضروری است. مطالعه ما گسترده‌ترین بررسی عملکرد ژن در hESC ها را تا به امروز ارائه می دهد."

در آزمایشی که شامل حذف تقریباً 18000 ژن و بیان بیش از حد 12000 ژن بود، محققان متوجه نقش منحصربفرد ژن‌های hESC شدند که توانایی‌های پرتوانی یا تمایز را کنترل می‌کنند. هنگامی که محققان این ژن‌های شناخته شده را حذف کردند، از جمله OCT4 و  SOX2، سلول‌های بنیادی به طرز شگفت انگیزی مقاومت خود را در برابر مرگ افزایش دادند؛ این امر نشان می دهد در شرایط عادی، تنظیم کننده‌های پرتوانی نیز در مسیرهای آپوپتوز نقش دارند. محققان این فرضیه را مطرح کردند که پیوند ژنتیکی بین پرتوانی و مرگ سلولی به طور دقیق به این مفهوم کمک می‌کند که اگر یک سلول بنیادی آسیب ببیند، قبل از اینکه بتواند عملکرد سلول‌ها و بافت‌های آینده را به خطر بیندازد، در مراحل اولیه رشد جنینی از بین می‌رود.

این رفتارهای مرتبط به ویژه در یک تنظیم‌کننده پرتوانی معروف به مجموعه SAGA مشهود بود. محققان برای اولین بار نشان دادند که hESCها در غیاب مجموعه SAGA با سهولت کمتری از بین می‌روند. علاوه بر این، فقدان آن از رشد هر سه لایه زایای (اندودرم، مزودرم، و اکتودرم) جلوگیری می‌کند که نشان دهنده نقش مرکزی مجموعه SAGA در طیف وسیعی از فعالیت‌های hESC است. در نهایت، محققان مشاهده کردند که بسیاری از ژن‌هایی که تشکیل سه لایه زایا را تنظیم می‌کنند، در صورت بیان بیش از حد یا کمتر در سلول‌های سوماتیک، در رشد سرطان‌ها نقش دارند.

رویکرد غربالگری ژنتیکی با توان بالای این مطالعه علاوه بر ارائه یک دیدگاه جدید در مورد اساس ژنتیکی سرطان‌ها، ممکن است به کار آینده در زیست شناسی بازساختی کمک کند. ناکسرووا که اکنون استادیار مرکز زیست شناسی سیستمی در بیمارستان عمومی ماساچوست است، می‌گوید: "نمایشگرهای ژنتیکی فرصتی فوق‌العاده برای بررسی اینکه چگونه شبکه‌های ژنتیکی به رفتارهای سلولی مرتبط مانند رشد، تمایز و بقا کمک می‌کنند، ارائه می‌کند."

این رویکرد می‌تواند به زیست‌شناسان حوزه‌های بازساختی و رشد کمک کند تا از شبکه‌های ژنتیکی که در شکل‌گیری بافت‌های خاص دخیل هستند، نقشه‌برداری کنند و آن ژن‌ها را برای رشد مؤثرتر انواع مختلف بافت‌های انسانی از سلول‌های بنیادی دستکاری کنند.

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/10/211028153802.htm