به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، سلول‌های تاج عصبی جمجمه یا CNCCها، بیش از آنچه از نام ساده‌شان نشان می‌دهد، در تکامل بخش‌های بدن نقش دارند. این سلول‌های بنیادی قابل توجه نه تنها بیشتر جمجمه و اسکلت صورت را در همه مهره‌داران از ماهی گرفته تا انسان تشکیل می‌دهند، بلکه می‌توانند همه چیز را از آبشش تا قرنیه ایجاد کنند. برای درک این تطبیق پذیری، دانشمندان آزمایشگاه Gage Crump در طول زمان مجموعه‌ای از اطلس‌ها را برای درک تصمیمات مولکولی که توسط آن CNCC‌ها متعهد به تشکیل بافت‌های خاص در توسعه گورخرماهی می شوند، ایجاد کردند. یافته‌های آن‌ها که در ژورنال Nature Communications منتشر شده است، ممکن است بینش جدیدی در مورد رشد طبیعی سر و همچنین نقص‌های مادرزادی جمجمه ارائه دهد.
Gage Crump استاد زیست‌شناسی سلول‌های بنیادی و پزشکی ترمیمی در دانشکده پزشکی Keck USC گفت: CNCC‌ها مدت‌هاست که زیست‌شناسان را مجذوب تنوع باورنکردنی انواع سلولی می‌کنند که می‌توانند تولید کنند. با مطالعه این فرآیندهای قابل انتقال ژنتیکی در گورخرماهی، بسیاری از سوئیچ‌های بالقوه‌ای را شناسایی کرده، که به CNCC‌ها اجازه می‌دهند این انواع سلولی بسیار متفاوت را تشکیل دهند. تیمی از دانشمندان به رهبری Peter Fabian، CNCC ها را به طور دائم با یک پروتئین فلورسنت قرمز برچسب گذاری کردند تا ردیابی کنند که کدام نوع سلول از CNCC در طول عمر گورخرماهی به دست آمده است. آن‌ها سپس از یک نوع رویکرد قدرتمند به نام "ژنومیک تک سلولی" برای شناسایی مجموعه کامل ژن‌های فعال و سازماندهی DNA در صدها هزار CNCC منفرد استفاده کردند. حجم عظیم داده‌های تولید شده، دانشمندان را ملزم به توسعه ابزار محاسباتی جدیدی برای درک آن می‌کند.
Fabian گفت: نوعی تحلیل محاسباتی ایجاد شده که آن را «صورت فلکی» نامیده‌اند، زیرا خروجی بصری نهایی این تکنیک یادآور صورت‌های فلکی ستارگان در آسمان است. برخلاف طالع بینی، الگوریتم صور فلکی حاضر واقعاً می تواند آینده سلول‌ها را پیش‌بینی کند و ژن‌های کلیدی را که احتمالاً رشد آن‌ها را کنترل می‌کنند، آشکار کند.
از طریق این رویکرد جدید بیوانفورماتیکی، این تیم کشف کرد که CNCC‌2ها با تمام اطلاعات مورد نیاز برای ایجاد تنوع عظیم انواع سلول‌ها شروع نمی شوند. در عوض، تنها پس از پراکندگی آن‌ها در سراسر جنین، CNCC‌ها شروع به سازماندهی مجدد مواد ژنتیکی خود برای آماده شدن برای تبدیل شدن به بافت‌های خاص می‌کنند. صور فلکی به طور دقیق علائم ژنتیکی را شناسایی کردند که به این سرنوشت خاص برای CNCC‌ها اشاره می‌کند. آزمایش‌های واقعی تأیید کردند که صور فلکی به درستی نقش خانواده‌ای از ژن‌های «FOX» را در شکل‌گیری غضروف‌های صورت، و عملکردی که قبلاً برای ژن‌های «GATA» در شکل‌گیری انواع سلول‌های تنفسی آبشش که به ماهی‌ها اجازه تنفس می‌دهند، و شناسایی نشده بود، مشخص کرد.
با انجام یکی از جامع ترین مطالعات تک سلولی جمعیت سلولی مهره داران تا به امروز، محققین نه تنها به بینش‌های قابل توجهی در مورد رشد سر مهره داران دست یافتند، بلکه یک ابزار محاسباتی بسیار مفید برای مطالعه توسعه و بازسازی اندام ایجاد کردند. 
پایان مطلب/
لینک منبع:  

DOI: 10.1038/s41467-021-27594-w