محققان دانشگاه کالیفرنیا، به تازگی روشی را کشف کردند تا سلول های بنیادی موش را مجددا برنامه ریزی کنند، بر این اساس آنها توانستند ویژگی های رشد و نمو را در سلول های بنیادین که شبیه به سلول تخم بارور شده(زیگوت) بود را در این سلول ها نشان دهند.
این سلول های بنیادین شبه- همه توان (totipotent-like) نه تنها توانایی تبدیل و تولید انواع مختلف سلول را دارا می باشند بلکه می توانند سلول هایی که در تبادل مواد غذایی بین مادر و جنین دخیل می باشند را نیز تولید کنند.
تصور بر این است که سلول تخم بارور از توانایی تمایز و تولید انواع سلول های مورد نیاز برای جنین من جمله تغذیه و رشد آن که تشکیل دهنده توده سلولی خارجی (تروفوبلاست) است، بهره مند می باشد. یکی از ویژگی های منحصر به فرد پستانداران دارای جفت تشکیل کیسه زرده و خود جفت از توده سلولی خارجی جنین (تروفوبلاست) می باشد که موجب تبادل مواد غذایی و رشد جنین در روند تکاملی آن خواهد شد.
از سویی دیگر بسیاری از سلول های بنیادین جنینی و بنیادین پرتوان قادر به تولید و تکثیر سلول های بنیادین جنینی می باشند در حالیکه از تمایز به توده سلولی خارجی جنین ناتوان هستند. توانایی سلول تخم بارور شده در تکثیر و تمایز به توده سلولی داخلی و خارجی (اپی بلاست و تروفوبلاست) بسته به همه توانی آن دارد که فقط در مراحل ابتدایی جنینی به چشم می خورد و پس از آن وجود نخواهد داشت.
تحقیقات صورت گرفته اخیر بر روی تکثیر و تمایز سلول های بنیادین جنینی بر پایه سیستم های کشت سلول و سلول های بنیادین پرتوان استوار است که این روش های آزمایشی نمایانگر مسیرهای مولکولی اختصاصی در تعیین سرنوشت تمایز سلول های بنیادین جنینی است. اما توانایی تمایز منحصر به فرد زیگوت که بلافاصله پس از تماس تخمک و اسپرم آغاز می شود و با توجه به محدودیت امکانات و تجهیزات آزمایشگاهی باعث دشواری بیش از حد سیر مطالعات پیرامون نحوه تمایز آن می شود.
مطالعه اخیر پژوهشگران نه تنها موجب آشکار شدن مکانیسم جدیدی در کنترل سطوح سلول های بنیادین شبه- همه توان می گردد بلکه موجب تدارک سیستمی کارآمد در مطالعات بعدی بر روی همه توانی خواهد بود.
میکروRNA و سلول های بنیادین
سلول های بنیادی جنینی که از جنین های سه نیم روزه موش یا جنین های پنج و نیم روزه انسان بدست می آیند در دسته سلول های بنیادی پرتوان طبقه بندی می شوند چرا که از توانایی تمایز به هزاران نوع سلول برخوردارند. شناسایی این سلول ها در دهه های اخیر اشتیاق دانشمندان را در پی داشته است چراکه با مطالعه و کشت آنها در محیط آزمایشگاه توانایی کشف بیان و خاموشی ژنهای دخیل در تکثیر و تمایز آنها به بافت های تخصصی از جنین و رویان، و نیز به دلیل توانایی آنها در جایگزینی به جای سلول های بافت های آسیب دیده در بیماران دیابتی یا دارای سابقه اختلالات قلبی در پی داشته است. این سلول ها حتی می توانند به محققان اجازه دهند تا در مورد مراحل ابتدایی اختلالات ژنتیکی مطالعه کنند.
علاوه بر استخراج سلول های بنیادی جنینی، دانشمندان می توانند با دستکاری سلول های بالغ پیکری بوسیله فاکتورهای رونویسی برای برگرداندن آنها به سلول های جنین پرتوان تلاش کنند، از این رو سلول های حاصله همانند سلول های بنیادی جنینی قادر به تمایز و انعطاف خواهند بود. این سلول ها که بصورت مصنوعی تبدیل به سلول های بنیادی می شوند سلول های بنیادی پرتوان تحت تاثیر یا(Induced pluripotent stem cells) iPS نامیده شده اند.
میکروRNAها، RNAهای کوچک غیر کننده ای می باشند که به پروتئین ها ترجمه نمی شوند و همچنان دارای تاثیرات شگفت انگیزی در بیان و خاموشی ژن ایفا می کنند. محققان به تازگی میکروRNA کشف کرده اند که در سلولهای جنینی پرتوان (ES) و (iPS) مانع از تولید و تمایز توده سلولی خارجی(تروفوبلاست) می شود و آنرا miRNA-34a نامیده اند. زمانی که miRNA-34a بصورت ژنتیکی حذف شد هر دونوع سلول های بنیادی (ES) و (iPS) توانستند تکثیر و تمایز خود را گسترش داده و سلول های جنینی را به صورت سلول های جنینی کیسه زرده و جفت پدیدار آورند. در مطالعه صورت گرفته 20 درصد از سلول های جنینی فاقد miRNA-34a توانایی تکثیر گسترده ای از خود نشان دادند، بعلاوه این اثر تا یک ماه در محیط کشت قابل رویت بود. این یافته نه تنها مکانیسم جدیدی از همه توانی سلول های بنیادین را نمایش داد بلکه بیانگر نقش RNAهای غیر کد کننده در سرنوشت سلول های بنیادین نیز بود.
علاوه بر موارد فوق، در این مطالعه، ارتباط عجیبی بین کلاس خاصی از رتروترانسپوزون های موش و miRNA-34a کشف شد. از زمانهای گذشته اعتقاد بر این بود که رتروترانسپوزون های junk DNA قسمتی از DNA خارجی باستانی می باشند که موجب شکستگی ژنوم پستانداران می شوند. برای سال های متمادی زیست شناسان معتقد بودند این رتروترانسپوزون ها فاقد هرگونه نقش و عملکردی در تکثیر و تمایز پستانداران می باشند، در حالیکه یافته های حاصل از مطالعه اخیر بیانگر ارتباط پیوسته و بسیار نزدیکی بین آنها و سرنوشت سلول ها در مراحل ابتدایی جنینی است.
منبع:
Deficiency of microRNA miR-34a expands cell fate potential in pluripotent stem cells, Yong Jin Choi, Chao-Po Lin, Davide Risso, Sean Chen, Thomas Aquinas Kim, Meng How Tan, Jin B. Li, Yalei Wu, Caifu Chen, Zhenyu Xuan, Todd Macfarlan, Weiqun Peng, K. C. Kent Lloyd, Sang Yong Kim, Terence P. Speed, Lin He, Science, doi: 10.1126/science.aag1927, published 12 January 2017
