بررسی حالت اسفنجی و چسبندگی هسته سلول‌های بنیادی

به گزارش ایسنا و به نقل از وب‌سایت رسمی “دانشگاه متروپولیتن توکیو”(Tokyo Metropolitan University)، گروهی از پژوهشگران کشف کرده‌اند که چگونه حالت اسفنجی و چسبندگی هسته‌ سلول‌های بنیادی، نحوه تبدیل آنها به سلول‌های ویژه را کنترل می‌کند. آنها دریافتند که هسته ابتدا شکل جامد دارد اما به مرور زمان سیال‌تر می‌شود. بدین ترتیب، نیروی کمتری به قسمت‌های داخلی آن منتقل می‌شود و باعث می‌شود سلول‌ها به مسیر خاصی متعهد باشند. این که سلول‌های بنیادی چگونه مسیرهای تمایز را انتخاب می‌کنند و در آنها به کار خود ادامه می‌دهند، همچنان یک پرسش مهم در علم پزشکی است.

بخش قابل توجهی از درک ما در مورد مواد بیولوژیکی و سیستم‌های زنده، درک بیوشیمیایی است و مجموعه پیچیده‌ای از مسیرهایی را در بر دارد که گروه وسیعی از مواد شیمیایی را به هم متصل می‌کنند. در هر حال، این حوزه مکانوبیولوژی که به سرعت در حال ظهور است، روش متفاوتی را در پیش می‌گیرد و به نحوه واکنش مواد زنده نسبت به محرک‌های فیزیکی مانند نرمی درون و بیرون سلول می‌پردازد. ترکیب‌های پیچیده‌ای مانند فضای داخلی یک سلول، هم حالت اسفنجی دارند و هم چسبنده و مایع مانند هستند که خلاصه‌ای از توصیف کامل‌تر واکنش مواد نسبت به نیروها است. این ویژگی، با نام “ویسکوالاستیسیته”(Viscoelasticity) شناخته می‌شود.

این امر نه تنها در مورد سلول‌ها، بلکه در مورد عناصری که از آنها ساخته شده‌اند نیز صدق می‌کند. پژوهشگران دانشگاه متروپولیتن توکیو به سرپرستی “هیرومی میوشی”(Hiromi Miyoshi)، دانشیار این دانشگاه، هسته‌ “سلول‌های بنیادی مزانشیمی”(MSCs) انسان را بررسی کرده‌اند. این گروه از سلول‌ها می‌توانند به طیف گسترده‌ای از انواع سلول‌ها مانند سلول‌های عضله، چربی، استخوان و غضروف متمایز شوند. پژوهشگران، مهره‌های ریز و بی‌اثری را به هسته‌ها وارد کردند و دریافتند که در آنجا تحت تاثیر انرژی حرارتی اطراف تکان می‌خورند.

پژوهشگران، این حرکت را مورد بررسی قرار دادند و ویسکوالاستیسیته داخلی هسته را اندازه گیری کردند. این روش، با نام “میکرورئولوژی”(Microrheology) شناخته می‌شود. آنها توجه خود را بر هسته‌ها متمرکز کردند زیرا آنها به “سلول‌های استخوانی” یا “استئوبلاست‌ها”(osteoblasts) تمایز می‌یابند. این نخستین باری بود که ویسکوالاستیسیته هسته‌ها از طریق کل فرآیند تمایز در سلول‌های بنیادی انسانی ردیابی شد.

پژوهشگران همزمان با تمایز و تخصصی شدن سلول‌ها دریافتند که هسته‌ها کمتر جامد و بیشتر مایع می‌شوند. هنگامی که یک گوی جامد از ماده تحت فشار قرار می‌گیرد، نیرو مستقیما به هسته آن منتقل می‌شود اما زمانی که چسبناک‌تر از الاستیک باشد، این گونه نیست. همانطور که هسته سیال‌تر می‌شود، همزمان با متمایز شدن به نیروهای خارجی کمتر حساس خواهد بود و بیشتر به مسیر تمایزی که انتخاب کرده است، متعهد می‌شود. یک تعادل میان آنچه که “انعطاف‌پذیری یا پاسخگویی به تغییر” و “هموستاز یا مقاومت در برابر تغییر” شناخته می‌شود.

پژوهشگران هنگام بررسی توزیع DNA در هسته دریافتند که بسیاری از تغییرات رخ داده در ماهیت ویسکوالاستیک هسته‌ها، به تجمع “کروماتین”(chromatin) مربوط است که ساختارهای چند جزئی ساخته‌ شده از DNA و پروتئین را در بر دارد. مدت‌ها اعتقاد بر این بود که تجمع کروماتین، با سرکوب برخی از ژن‌ها ارتباط دارد. DNA موجود در کروماتین، جزو دستورالعمل ساخت پروتئین‌ها است. تجمع کروماتین مانند چسباندن صفحات به یکدیگر برای غیرقابل خواندن شدن آنها است.

یافته‌های این گروه پژوهشی نشان می‌دهند که هدف کاملا متفاوتی در پیش است. این هدف، تنظیم دقیق واکنش‌پذیری هسته نسبت به نیروهای خارجی و به‌ ویژه اطمینان یافتن از این است که می‌تواند به یک مسیر خاص متعهد شود. یافته‌های این پژوهش، نقطه عطفی در درک عملکرد پیچیده یک سیستم شگفت‌انگیز به شمار می‌رود که زیربنای رشد بیشتر بدن انسان است.

این پژوهش، در “The FASEB Journal” به چاپ رسید.

انتهای پیام