پژوهشگران دانشگاه لاتروب ردپای مرگ یا FOOD را کشف کردهاند که سلولهای در حال مرگ بر جا میگذارند و به پخش ویروسها کمک میکند.
به گزارش تکناک، در جریان آپوپتوز (مرگ طبیعی و برنامهریزیشده سلولها)، سیگنالهایی به فاگوسیتها ارسال میشود تا بقایای سلولها را پاک کنند. تاکنون دانشمندان با سیگنالهای «مرا پیدا کن» و «مرا بخور» و حبابهای آپوپتوتیک ApoEVs آشنا بودند، اما این مطالعهای جدید نشان میدهد که سلولهای در حال مرگ ردپایی فیزیکی از خود به جای میگذارند که روی سطوح میچسبد و فاگوسیتها را به محل مرگ هدایت میکند.
پروفسور ایوان پون، سرپرست آزمایشگاه موسسه علوم مولکولی لاتروب و نویسنده همکار این مطالعه گفت: «درک این فرایند بنیادی میتواند افقهای تازهای برای توسعه درمانهای نوآورانه باز کند و به سیستم ایمنی در مقابله با بیماریها کمک شایانی نماید.» این کشف نشان میدهد که میلیاردها سلول روزانه در چرخه طبیعی و بیماریها برنامهریزی شدهاند که بمیرند و اکنون فهمیدهایم که فرایند تجزیه سلولی به مراتب پیچیدهتر و هدفمندتر از حد تصور عمل میکند.
محققان با بهرهگیری از میکروسکوپ، تصویربرداری زنده سلولها، تحلیل پروتئوم و مدلهای عفونت ویروسی، نحوه شکلگیری و رفتار FOOD را مورد بررسی قرار دادند. آنها سلولهای انسانی و موش را تحت آپوپتوز قرار دادند و با میکروسکوپهای پیشرفته مشاهده کردند که سلولهای در حال مرگ چگونه جمع میشوند و ردپایی از خود بر جای میگذارند، سپس پروتئینهای موجود در ساختار FOOD را تحلیل کردند تا ترکیب و عملکرد آن روشن شود.
نتایج نشان داد زمانی که سلولهای چسبنده به سطح میمیرند، بدن سلولی خود را جمع میکنند و یک ردپای نازک پوشیده با غشا بر جای میگذارند که به سطح میچسبد. این ردپاها سرشار از F-اکتین و پروتئینهای چسبندگی هستند و برخلاف بسیاری از وزیکولهای خارج سلولی، از سطح جدا نمیشوند. جالب اینکه FOOD در تقریبا تمامی نوع سلولها و در مواجهه با محرکهای مرگ مختلف مشاهده شد. پس از ایجاد ردپا، غشای باقیمانده به تدریج به وزیکولهای ۲ میکرومتری موسوم به وزیکولهای خارج سلولی مشتق از FOOD یا F-ApoEVs تبدیل میشود، که سیگنال کلاسیک «مرا بخور» را فعال و سلولهای ایمنی را به بلعیدن آنها تحریک میکند. این فرایند وابسته به فعال شدن پروتئین ROCK1 است و زمانی که ROCK1 غیرفعال شود، FOOD به درستی شکل نمیگیرد. تحلیل پروتئومیک نشان داد که FOOD شامل ۶۰۱ پروتئین مرتبط با ساختار و چسبندگی سلولی مانند: اکتین، توبولین، وینکولین و اینتگرینها است و مقدار بسیار کمی از مواد هستهای یا میتوکندریایی دارد؛ به این ترتیب مشخص شد که FOOD بیشتر از غشا و عناصر اسکلت سلولی تشکیل شده است.
زمانی که ماکروفاژها در مجاورت FOOD قرار گرفتند، وزیکولهای F-ApoEVs را شناسایی و بلعیدند و محل مرگ سلول را به طور دقیق مشخص کردند. ماکروفاژهایی که با FOOD مواجه شده بودند، پس از آن در پاکسازی سلولهای در حال مرگ عملکرد بهتری نشان دادند و به نوعی برای این وظیفه «آماده» شدند. در سلولهای آلوده به ویروس آنفولانزا، FOOD و F-ApoEVs حاوی پروتئینهای ویروسی و حتی ذرات کامل ویروس بودند. زمانی که این وزیکولهای آلوده با سلولهای سالم ترکیب شدند، عفونت را منتقل کردند و نشان دادند که FOOD میتواند به عنوان یک مخزن ویروسی عمل کند. این یعنی همان فرایندی که به سیستم ایمنی کمک میکند سلولهای مرده را شناسایی نماید، میتواند توسط ویروسها برای آلوده کردن سلولهای تازه استفاده شود.
استفانی راتر، محقق ارشد آزمایشگاه Poon توضیح داد: «بدن قطعات سلولهای مرده را پاکسازی میکند تا از التهاب و بیماریهای خودایمنی مانند لوپوس جلوگیری کند و ما دیدیم که F-ApoEVها به سرعت از محل مرگ سلول حذف میشوند. نکتهای که انتظار نداشتیم این بود که ویروسها میتوانند از این فرایند سوءاستفاده کنند و با پنهان شدن در F-ApoEVها عفونت ایجاد نمایند.»
جورجیا اتکین-اسمیت، پژوهشگر ارشد پستدکترا در موسسه Walter and Eliza Hall نیز بیان کرد: «این مطالعه نشان میدهد که سلولهای در حال مرگ حتی پس از مرگ میتوانند با سیستم ایمنی ارتباط برقرار کنند و بر عملکرد آن تأثیر بگذارند.»
این تحقیق محدودیتهایی دارد: بیشتر در محیط کشت سلولی انجام شده است و هنوز مشخص نیست FOOD در موجود زنده چگونه رفتار میکند. تشکیل FOOD بیشتر در سلولهای چسبنده دیده شده و نقش آن در سلولهای آزاد مانند سلولهای خونی ممکن است متفاوت باشد. سرنوشت طولانیمدت ساختارهای FOOD در بافتها و پایداری یا تجزیه آنها هنوز مشخص نیست و یافتههای مربوط به انتشار ویروس تنها درباره آنفولانزا صادق است. با وجود این، FOOD میتواند توضیح دهد که چگونه برخی ویروسها حتی پس از مرگ سلولهای آلوده، در بافتها باقی میمانند و پخش میشوند. از آنجا که FOOD ماکروفاژها را در یافتن و پاکسازی سلولهای مرده یاری میکند، میتواند منبع الهام برای توسعه راهکارهای نوین در ترمیم بافت یا کنترل التهاب باشد. بررسی دقیقتر FOOD میتواند باعث طراحی درمانهایی شود که پاسخ ایمنی را با دقت بالاتری تنظیم کنند.
راتر در پایان گفت: «هرچه بیشتر درباره مرگ سلول و اتفاقاتی که پس از آن میافتد، بدانیم، بهتر میتوانیم بیماریها را درک کنیم و درمانهای نوین بیابیم.»
این تحقیق در مجله Nature Communications به چاپ رسیده است.
