پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

دانشمندان دو مکانیزم کنترلی مجزا در تحول تکاملی سلول های بنیادی غیر متمایز به سلول های مغزی سالم شناسایی کرده اند. این تحقیقات بنیادی با استفاده از موش ها ممکن است  منجر به شناسایی درمان های پزشکی بازساختی برای بیماری های تحلیل عصبی و آسیب های نخاعی شود.

هنگامی که یک جنین تکوین می یابد، سلول های بنیادی به تمامی انواع سلول هایی که افراد نیازمندند تمایز می یابند. سلول های بنیادی عصبی ابتدا به نورون ها یا سلول های عصبی، و سپس به سلول های آستروسیت ها _سلول های پشتیبان در مغز متمایز می شوند. سلول های بنیادی عصبی، طی بلوغ جنین، پتانسیل خود را در تولید نورون از دست می دهند.

پروفسور Yukiko Gotoh در دانشگاه Tokyo ، تیمی از پژوهشگران را سرپرستی می کند که مکانیزم های کنترل اپی ژنتیک را که چگونگی از دست دادن پتانسیل تولید نورون ها را مشخص می کنند، شناسایی می کنند.

Gotoh می گوید: "این امر پارادوکسی برای پزشکی بازساختی است که سلول های بنیادی عصبی، سلول های کمتری تولید می کنند، چرا که آنها به انواعی از سلول های مختلف متمایز می شوند. ما می خواهیم انواع خاصی از سلول ها را به تعداد بالا رشد دهیم."

تمامی سلول های بدن دارای DNA یکسانی بوده، اما ژن های مختلفی برای ایجاد انواع سلول های مختلف فعال و یا خاموش می شوند. محققان برای درک تکوین مغز، بررسی کردند که چگونه پروتئینی به نام  (PRC1) کنترل بیان ژن های مرتبط با عملکرد نورونی درون سلول های بنیادی عصبی را کنترل می کند. نتایج قبلی نشان داده است که PRC1، بیان ژن را در سلول های بنیادی تنظیم می کند، اما مشخص نیست که چگونه و چه زمانی این کار را انجام می دهد.

آنها سلول های بنیادی عصبی را از مغز جنین موش هایی که در رحم موش مادر در مرحله ی رشد نقطه میانی دوره تکوین جنینی یا 11 روز پس از لقاح هستند، اتخاذ میکنند.  سپس، محققان سلول ها را به دو دسته جداگانه تقسیم کردند تا برای دوره های مختلفی در خارج از بدن رشد کنند: یک گروه تا زمانی که به مرحله اولیه رشد عصبی برسند، یعنی تا زمانی که نورون ها تشکیل شوند، و گروه دیگر تا مرحلۀ پایانی یعنی زمانی که سلول ها به آستروسیت ها تبدیل شوند.

Gotoh می گوید: "سلول های بنیادی عصبی باید تقویم زمانی خود را دنبال کنند. حتی در حال رشد در خارج از بدن، آنها به طور عادی به نورون ها و سپس به آستروسیت ها متمایز می شوند."

محققان کشف کردند که PRC1، ژن های مرتبط با عملکرد عصبی را از طریق افزودن مولکولی به نام ubiquitin در مراحل اولیه رشد مغز که سلول های بنیادی عصبی نورون ها را تولید می کند، سرکوب می کند. سپس، طی مراحل بعدی رشد مغز هنگامی که سلول های بنیادی به آستروسیت تبدیل می شوند، فعالیت افزودن ubiquitin غیر ضروری می شود. در عوض PRC1، در مرحله پایانی در این ژن ها به دسته ها (پلیمرها)  تبدیل می شود.

PRC1 ژن های مرتبط با عملکرد عصبی را طی مرحله اولیه به طور موقت و به طور دائم در مرحله اواخر رشد مغز سرکوب می کند.

درک مکانیزم های کنترلی مختلف در دو مرحله مجزا رشد مغز، می تواند محققان را به ابزاری جدید برای دستکاری سلول های بنیادی عصبی مجهز کند. این نتایج همچنین به ایجاد روش هایی برای تغییر نوع سلول کمک می کند: برای مثال، اتخاذ آستروسیت ها از بیماران بزرگسال و تبدیل این سلول ها به نورون های جدید.

درک اینکه چگونه مغز در ابتدا به انواع سلولهای مختلف تمایز می یابد، به درک محققان از چگونگی طراحی درمان های لازم برای بیماری های تحلیل عصبی از جمله آلزایمر، پارکینسون و ALS ، زمانی که این سلول ها آسیب دیده اند، کمک می کند. دانشمندان همچنین می توانند از این اطلاعات برای درمان آسیب های نورونی دگر نقاط بدن، از جمله آسیب های نخاعی و سایر بیماری ها، استفاده کنند.

Reference :  Yusuke Kishi et al. Regulation of Chromatin Structure During Neural Development, Frontiers in Neuroscience (2018). DOI: 10.3389/fnins.2018.00874