محققان دریافتند چگونه سلول‌های بنیادی به سلول‌های خاص تبدیل می‌شوند. فاکتور پرتوانی ژن‌ها را آماده می‌کند تا آماده‌ی تغییر و انطباق شوند.

محققان در مؤسسه‌ی اکتشافات پزشکی استنفورد برنهام پریبی (Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute) موفق شدند در مسیر درک اینکه چگونه سلول‌های یک ارگانیسم که همگی اطلاعات ژنتیکی یکسانی را حمل می‌کنند، تبدیل به سلول‌های متنوع می‌شوند گام بزرگی را بردارند. پژوهش‌ها نشان می‌دهد پروتئینی به نام OCT4 مسئول تبدیل طیف وسیعی از سلول‌های بنیادی به سلول‌های خاص است. این تحقیقات می‌توانند در تولید انواع ویژه‌ای از سلول‌ها با هدف درمان بسیاری از بیماری‌ها در آینده مؤثر واقع شوند.

لازلو ناجی (Laszlo Nagy)، دکتر و استاد دانشگاه و مدیر برنامه‌ی کنترل ژنومی متابولیسم و مسئول ارشد پژوهش‌های مذکور می‌گوید: «ما دریافتیم که سلول بنیادی-پروتئین ویژه‌ی OCT4 ژن‌های خاصی را در حالتی که فعال هستند تبدیل به سلول‌های متمایز دیگر می‌کند. این فرآیند سلول‌های بنیادی را تنظیم کرده و آن‌ها را تحت فرآیندهای ژنتیکی کارآمدتر می‌سازد.»

مواد متمایز:

همان طور که یک موجود زنده مانند انسان، از ساده‌ترین و ابتدایی‌ترین شکل به رشد و بلوغ می‌رسد، سلول‌های آن نیز از یک فرم کاملاً تغییرپذیر، یعنی سلول‌های بنیادی به گونه‌های متنوع و خاص تر تبدیل می‌شوند. دانشمندان در بسیاری از آزمایشگاه‌های جهان تلاش می‌کنند بتوانند با استفاده از این فرآیند، سلول‌های خاصی را تولید کنند تا با آن، بیماران را درمان کنند. برای مثال سلول‌های بتای پانکراس می‌توانند بیماری دیابت را درمان کنند، یا نورون‌هایی که دوپامین ترشح می‌کنند برای درمان پارکینسون مفید هستند.

نقش پروتئین OCT4:

OCT4 یک فاکتور تکراربرداری است، پروتئینی که فعالیت ژن‌ها را تنظیم می‌‌کند و موجب بقای این قابلیت در سلول‌های بنیادین است که به گونه‌های مختلف سلولی تبدیل شوند. OCT4 با نشستن بر روی DNA و به کار گرفتن فاکتورهایی که موجب آغاز یا سرکوب خواندن ژن‌های ویژه می‌شوند کار می‌کند. 

پژوهش اخیر نشان می‌دهد که OCT4 همچنین در ژن‌های خاصی با فاکتورهای تکراربرداری که توسط سیگنال‌های خارجی فعال شده‌اند همکاری می‌کند تا ژن‌های مربوطه‌ی آن‌ها را به کار اندازد. گیرنده‌ی رتینوئیک اسید یا همان ویتامین آ و بتاکاتنین نمونه‌هایی از این فاکتورها هستند.  ویتامین آ سلول‌های بنیادی را به پیش‌سازهای عصبی تبدیل می‌کند و فعالسازی بتاکاتنین توسط Wnt می‌توانند پرتوانی یا تنوع بخش‌های غیرعصبی را پشتیبانی کند. به کارگیری این فاکتورها زیرمجموعه‌ای از ژن‌ها را می‌سازد که فاکتورهای دریافت کننده‌ی سیگنال می‌توانند آن‌ها را فعالسازی کنند. 

تصویر بزرگ:

ناجی توضیح می‌دهد: «یافته‌های ما یک اصل کلی را نشان می‌دهند که توضیح می‌دهد چگونه سیگنال‌های تمایز یکسان منجر به تبدیل‌های مختلف و متمایز در گونه‌های سلولی می‌شوند. در حالی که در سلول‌های بنیادی پروتئین OCT4گیرنده‌ی رتینوئیک اسید را در سلول‌های مغز استخوان برای ژن‌های عصبی به کار می‌گیرد. یک فاکتور تکراربرداری دیگر گیرنده‌ی رتینوئیک اسید را برای ژن‌هایی به کار می‌گیرد که در نوعی گلبول سفید به نام گرانولوسیت هستند. هر فاکتوری که تأثیرات سیگنال‌های تمایز را در سلول‌های مغز استخوان و یا سایر سلول‌ها تعیین می‌کند، خود نامعین باقی می‌ماند.»

گام‌های بعدی:

ناجی می‌گوید: «به یک معنی، ما کدی را برای سلول‌های بنیادی یافته‌ایم که سیگنال‌های ورودی مانند ویتامین آ را به خروجی، یعنی گونه‌های سلولی پیوند می‌دهد. حال می‌خواهیم کشف کنیم که آیا سایر عوامل تکراربرداری هم مشابه OCT4 رفتار می‌کنند یا نه. در حقیقت ما به دنبال کدهایی برای گونه‌های پیچیده‌تر و بالغ‌تر سلولی هستیم.»

«اگر سایر فاکتورها نیز این عملکرد دوگانه را داشته باشند، یعنی هم باقی ماندن در حالت فعلی و هم به کارگیری ژن‌های ویژه برای پاسخ دادن به سیگنال‌های خارجی، در این صورت به یک سوال کلیدی در حوزه‌ی زیست‌شناسی تکاملی پاسخ داده خواهد شد و این منجر به پیشبرد زمینه‌های مختلف تحقیقاتی درباره‌ی سلول‌های بنیادی می‌شود.»

این مجموعه از پژوهش‌ها با همکاری دانشمندانی از دانشگاه دبرسن (University of Debrecen) در کشور مجارستان، دانشگاه لستر (University of Leicester) در کشور انگلستان، انستیتوی ژنتیک مولکولی ماکس پلانک (Max Planck Institute for Molecular Genetics)، دانشگاه وورتزبورگ (University of Würzburg) و مرکز پزشکی مولکولی ماکس دلبروک (Max Delbrück Center for Molecular Medicine) در کشور آلمان، انستیتوی ژنتیک (Institut de Génomique) در فرانسه و کالج پزشکی ویل کورنل (Weill Cornell Medical College) و همچنین همکاری مالی صندوق مالی تحقیقات علمی مجارستان (Hungarian Scientific Research Fund)، برنامه‌ی تحقیقات مغز مجارستان (Hungarian Brain Research Program) و مؤسسه‌ی ملی سلامت آمریکا (U.S. National Institutes of Health) به انجام رسیده است. 

منبع:

Science Daily

منابع مفید:

سلول بنیادی

رفتار ژن‌ها عامل بیماری را مشخص می‌کند.

بلوغ سلول T

یاخته‌های بنیادی

گفنگو با شینیا یاماناگا، برنده نوبل فیزیولوژی و دارو سازی

Stem Cells (Nature Reports)

Types of Stem Cells (Closer look at Stem Cells)

Euro Stem Cell (What diseases and conditions can be treated with stem cells?)

Scietable by Nature (Cell Differentiation and Tissue)

Learn Genetics