یک فسیل زنده تحقیقات در مورد سلول های بنیادی را متحول کرد

یک ماهی باستانی به نام ” فسیل زنده ” به دانشمندان در به دست آوردن درک عمیق تری از سلول های بنیادی کمکی شایان کرده است و این مسئله به طور بالقوه می تواند منجر به پیشرفت در تحقیقات سلول های بنیادی و ساختن اندام های مصنوعی شود.

به گزارش تکناک، قلب اندامی پیچیده است که مسئول پمپاژ خون در سراسر بدن است. قلب معمولا چیزی نیست که بتوان آن را در شرایط آزمایشگاهی بررسی کرد.

با این حال، این تصور ممکن است در آینده با پیشرفت تحقیقات در مورد سلول های بنیادی به سمت ساختن اندام های مصنوعی که پتانسیل نجات جان افراد مبتلا به نارسایی قلب را دارند، تغییر کند.

برای طراحی اندام‌ های مصنوعی ابتدا باید سلول‌های بنیادی و دستورالعمل‌های ژنتیکی را که بر ویژگی‌های قابل توجه آن‌ها حاکم است،شناخت.

پروفسور جاشوا مارک بریکمن در مرکز پزشکی سلول های بنیادی Novo Nordisk ، منشأ تکاملی یک ژن اصلی را کشف کرده است که بر روی شبکه ای از ژن ها عمل می کند که این ژن ها سلول های بنیادی (stem cell : undifferentiated biological cells that can differentiate into specialized cells) را آموزش می دهند.

بریکمن گفت: اولین قدم در تحقیقات سلول های بنیادی، درک شبکه تنظیم کننده ژن است که از سلول های بنیادی به اصطلاح “پرتوان” پشتیبانی می کند. درک چگونگی تکمیل عملکرد این سلول ها در تکامل می تواند به ارائه دانشی جامع در مورد چگونگی ساخت سلول های بنیادی بهتر، کمک کند.

سلول های بنیادی پرتوان، سلول های بنیادی هستند که می توانند به تمام سلول های دیگر تبدیل شوند، مثلا سلول های قلب. اگر بفهمیم که سلول‌های بنیادی پرتوان چگونه به قلب تبدیل می‌شوند، یک قدم به تکرار این فرآیند در آزمایشگاه نزدیک‌تر شده‌ایم.

خاصیت پرتوان سلول های بنیادی به این معنی است که سلول ها می توانند به هر سلول دیگری تبدیل شوند، چیزی است که قبلا تصور می شد با پستانداران مرتبط بوده است.

اکنون جاشوا مارک بریکمن و همکارانش متوجه شده اند که ژن اصلی که سلول‌های بنیادی (یاخته‌های تمایزنیافته که می‌توانند به سایر یاخته‌ها تمایز یابند) را کنترل می‌کند و از پرتوانی پشتیبانی می‌کند، در نوعی ماهی به نام “کولاکانت” نیز وجود دارد. در انسان و موش، این ژن OCT4 نامیده می شود و دانشمندان متوجه شدند که ماهی کولاکانت می تواند در این آزمایش جایگزین گونه پستانداران در سلول های بنیادی موش شود.

علاوه بر این واقعیت که کولاکانت در رده متفاوتی از پستانداران قرار دارد،اما از این ماهی به عنوان “فسیل زنده” نیز نام برده می شود، زیرا تقریباً از 400 میلیون سال پیش به شکل امروزی تبدیل شده است.این ماهی باله هایی به شکل دست و پا دارد و بنابراین تصور می شود که شبیه اولین حیواناتی است که از دریا به خشکی حرکت کرده اند.

استادیار مولی لوندز توضیح می دهد که با مطالعه سلول های این ماهی، می توان به دوره تکامل نگاهی دوباره داشت.

استادیار ورانوپ سوکپارانگسی نیز در این ارتباط گفت: عامل مرکزی کنترل کننده شبکه ژنی در سلول های بنیادی در کولاکانت یافت شده است. این مسئله نشان می دهد که این شبکه قبلاً در اوایل تکامل این جانور یعنی 400 میلیون سال پیش، وجود داشته است.

با بررسی این شبکه در گونه های دیگر، مانند این ماهی، محققان می توانند مفاهیم اساسی که از سلول های بنیادی پشتیبانی می کنند را بطور دقیق بررسی کنند.

دانشجوی دکترا النا مورگانتی که در این مطالعه همکاری کرده است،گفت: زیبایی نگاه به گذشته در مطالعه  تکامل این است که موجودات زنده رفته رفته رو به سادگی پیش می روند. به عنوان مثال، آنها به جای نسخه های متعدد، تنها یک نسخه از برخی ژن های ضروری را دارند. به این ترتیب، می توان شروع به جداسازی آنچه واقعاً برای سلول های بنیادی مهم است کرد و از آن برای بهبود نحوه رشد سلول های بنیادی در آزمایشگاه استفاده کرد.

کوسه ها، موش ها و کانگوروها

علاوه بر این که محققان متوجه شدند که شبکه اطراف سلول های بنیادی بسیار قدیمی تر از آن چیزی است که قبلا تصور می شد و در گونه های باستانی یافت می شود، آنها همچنین متوجه شدند که چگونه تکامل دقیقاً شبکه ژن ها را برای حمایت از سلول های بنیادی پرتوان تغییر داده است.

محققان ژن های سلول های بنیادی بیش از 40 حیوان مثل کوسه ها،موش ها و کانگوروها را مورد بررسی قرار دادند. این حیوانات برای ارائه نمونه‌گیری مناسب از نقاط شاخه اصلی در تکامل انتخاب شدند.

محققان از هوش مصنوعی برای ساخت نمونه های سه بعدی از پروتئین های مختلف OCT4 استفاده کردند. محققان توانستند با این کار ببینند که ساختار کلی پروتئین در طول تکامل حفظ می شود. با اینکه مناطق این پروتئین‌ها که برای سلول‌های بنیادی مهم هستند تغییر نمی‌کنند، اما تفاوت‌های خاص گونه‌ها در این مناطق ظاهراً نامرتبط، جهت گیری این پروتئین‌ها را تغییر می‌دهد و به طور بالقوه بر میزان حمایت از پرتوانی تأثیر می‌گذارد.

جاشوا بریکمن در نهایت گفت: این یک یافته بسیار هیجان انگیز در مورد تکامل است که بررسی آن قبل از ظهور فناوری های جدید امکان پذیر نبود. می توان این بررسی را به عنوان تکامل با تفکر هوشمندانه عنوان کرد که بینش زیبا و جدیدی را به ما ارائه کرد.