به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، سلول‌ها بلوک‌های اساسی زندگی هستند. آنها مسئول انجام تمام عملکردهای لازم برای بقای یک موجود هستند. با این حال، سلول‌ها موجودیت ایستا نیستند. آنها می‌توانند سرنوشت خود را تغییر دهند و به انواع مختلف سلول تبدیل شوند. این فرآیند به عنوان برنامه‌ریزی مجدد سرنوشت سلولی شناخته می‌شود. در همین راستا محققان مرکز تنظیم ژنومی (CRG) در بارسلونا و مرکز پزشکی مولکولی ماکس دلبروک در انجمن هلمهولتز در برلین نشان داده‌اند که چگونه سلول‌ها در فرآیندی که به عنوان تبدیل سرنوشت سلولی شناخته می‌شود، تغییرات هویتی خود را تسریع می‌کنند. این مطالعه که دیروز در ژورنال eLife منتشر شد، پیامدهایی برای تحقیقات سرطان دارد زیرا این بیماری اغلب از اشتباهات در تصمیم گیری درباره سرنوشت سلول ناشی می‌شود. این مطالعه در نهایت می‌تواند به روش‌های جدیدی برای تسریع یا دستکاری مکانیسم‌های مولکولی درگیر در شکل گیری سرطان منجر شود.

برنامه ریزی مجدد سرنوشت سلولی چیست؟

محققان سال‌هاست که این فرآیند را مورد مطالعه قرار داده‌اند و اخیراً به کشفیات هیجان‌انگیزی در مورد چگونگی بازنویسی سرنوشت سلول‌ها دست یافته‌اند. برنامه ریزی مجدد سرنوشت سلولی فرآیندی است که طی آن یک سلول سرنوشت خود را تغییر می‌دهد و به نوع دیگری از سلول تبدیل می‌شود. این فرآیند برای رشد یک ارگانیسم ضروری است. در طول رشد جنینی، سلول‌ها تحت یک سری تغییرات سرنوشت ساز قرار می‌گیرند تا انواع مختلف سلول‌های بدن را تشکیل دهند. با این حال، برنامه ریزی مجدد سرنوشت سلولی می‌تواند در سلول‌های بالغ نیز رخ دهد. به عنوان مثال، سلول‌های پوست را می توان دوباره برنامه ریزی کرد تا به سلول‌های قلبی یا سلول‌های عصبی تبدیل شوند.

سلول‌ها چگونه سرنوشت خود را بازنویسی می کنند؟

محققان کشف کرده‌اند که سلول‌ها با تغییر بیان ژن‌های خاص، سرنوشت خود را بازنویسی می‌کنند. ژن‌ها بخش‌هایی از DNA هستند که حاوی دستورالعمل‌های ساخت پروتئین هستند. پروتئین‌ها بلوک‌های سازنده سلول‌ها هستند و مسئول انجام تمام عملکردهای لازم برای بقای یک سلول هستند. با تغییر بیان ژن‌های خاص، سلول‌ها می‌توانند پروتئین‌هایی را که تولید ‌کنند تغییر دهند و در نتیجه سرنوشت خود را تغییر دهند. یکی از راه‌هایی که سلول‌ها می‌توانند بیان ژن‌ها را تغییر دهند، از طریق فرآیندی به نام اصلاح اپی‌ژنتیک است. تغییرات اپی‌ژنتیکی تغییرات شیمیایی در مولکول DNA است که توالی DNA را تغییر نمی‌دهد اما می‌تواند بر بیان ژن تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، یک گروه شیمیایی به نام گروه متیل را می‌توان به مولکول DNA اضافه کرد که می‌تواند یک ژن را خاموش کرده و از بیان آن جلوگیری کند. از طرف دیگر، یک گروه شیمیایی به نام گروه استیل را می توان به مولکول DNA اضافه کرد که می‌تواند یک ژن را روشن کند و بیان آن را نیز افزایش دهد.

تحقیقات سرطان

تحقیقات سرطان یک تحقیق اساسی در مورد سرطان به منظور شناسایی علل و توسعه راهبردهایی برای پیشگیری، تشخیص، درمان و درمان است. تحقیقات سرطان از اپیدمیولوژی، علم زیست مولکولی (تحقیقات پایه) تا عملکرد آزمایش‌های بالینی برای ارزیابی و مقایسه کاربردهای درمان سرطان مختلف را شامل می‌شود. این کاربردها شامل جراحی، پرتودرمانی، شیمی‌درمانی و هورمون‌درمانی و روش‌های درمانی ترکیبی مانند شیمی‌درمانی است. از اواسط دهه 1990، تأکید در تحقیقات بالینی سرطان به سمت درمان‌های ناشی از تحقیقات بیوتکنولوژی، مانند ایمونوتراپی و ژن‌درمانی تغییر کرد.

پروتئین C/EBPα

در مرکزیت این مطالعه C/EBPα  CCAAT ( پروتئین آلفای اتصال دهنده تقویت کننده) است، پروتئینی که تبدیل لنفوسیت‌های B به ماکروفاژها، نوع دیگری از سلول‌های ایمنی را هماهنگ می‌کند. C/EBPα  یک فاکتور رونویسی است، نوعی پروتئین که به توالی‌های DNA خاصی در نواحی تنظیم‌کننده ژن‌ها متصل می‌شود تا بر سرعت رونویسی تأثیر بگذارد، اولین مرحله که منجر به فعال شدن یا خاموش شدن بیان پروتئین می‌شود. فاکتورهای رونویسی نقش حیاتی در تبدیل یک نوع سلول به نوع دیگر در طی تمایز و تکامل و همچنین در رشد و عملکرد سلول‌ها ایفا می‌کنند. مانند بسیاری از پروتئین های دیگر، C/EBPα توسط آنزیم‌ها اصلاح می‌شود، به عنوان مثال از طریق افزودن یک گروه متیل به اسیدهای آمینه خاص. درنهایت اینکه این تغییرات می‌تواند اثرات قابل توجهی بر روی فعل و انفعالات پروتئین داشته باشد.

مکانیسم عملکرد C/EBPα

محققان دریافتند که وقتی یک باقیمانده آرژنین خاص از C/EBPα بدون متیله باقی می‌ماند، فرآیند تبدیل لنفوسیت‌های B به ماکروفاژها را بسیار تسریع می‌کند. این مطالعه همچنین نشان داد که متیلاسیون این باقی مانده آرژنین خاص توسط آنزیم Carm1 انجام می‌شود. تحقیقات قبلی نشان داده است که موش‌های دارای کمبود Carm1 در برابر اشکال ناشی از لوسمی میلوئیدی حاد مقاوم هستند. محققان فرض می‌کنند که مکانیسم‌هایی که در مطالعه حاضر کشف می‌کنند می‌تواند دلیل آن را توضیح دهد: نسخه غیر متیله C/EBPα در مقایسه با همتای متیله‌اش، القاکننده قوی‌تری برای تمایز ماکروفاژها است. از آنجایی که ماکروفاژها یک نوع سلول غیرقابل تقسیم هستند، این می‌تواند از تشکیل سلول‌های سرطانی جلوگیری کند.

سرنخ‌های جدیدی برای تحقیقات سرطان

دکتر توماس گراف، نویسنده ارشد مرکز تنظیم ژنومی، می‌گوید: "با درک چگونگی تسریع یا هدایت تبدیل سرنوشت سلولی، سرنخ‌های جدیدی برای تحقیقات سرطان کشف می‌کنیم. به عنوان مثال، هدف قرار دادن تعادل بین شکل‌های متیله و غیر متیله C /EBPα می تواند به ما در درک چگونگی تمایز سلول های ایمنی کمک کند و در نهایت منجر به ایده های جدیدی برای درمان انواع خاصی از لوسمی شود. محققان این کشف را هنگام غربالگری جهش‌های C/EBPα انجام دادند که با استفاده از مدل‌های انسان و موش بر کارایی تبدیل سرنوشت سلولی تأثیر می‌گذارند. محل اسید آمینه حیاتی در C/EBPα زمانی پیدا شد که نویسندگان یک فرم جهش یافته به نام C/EBPαR35A را آزمایش کردند. این جهش یافته به طور چشمگیری سرعت تبدیل سلول‌های B را به ماکروفاژها افزایش داد.

مکانیسم اپی ژنتیکی C/EBPα

لازم به ذکر است که C/EBPα برای القای تبدیل سلولی با فاکتور رونویسی دیگری به نام PU.1 کار می‌کند که خود برای رشد سلول‌های ایمنی ضروری است و این فاکتور در سلول‌های B بیان می‌شود. C/EBPαR35A میل ترکیبی بسیار بالاتری با PU.1 دارد و بدین سبب سرعتی را که ترکیب این دو پروتئین باعث خاموش شدن ژن‌های مرتبط با سلول‌های B و فعال کردن ژن‌های مرتبط با ماکروفاژها می‌شود، را افزایش داد. متیلاسیون C/EBPα نمونه ای از مکانیسم اپی ژنتیکی است. اینها مکانیسم‌هایی هستند که نحوه خواندن ژنوم را تغییر می‌دهند. دکتر آخیم لوتز، نویسنده ارشد از Max-Delbrück- می‌گوید: "داروهایی که بر مکانیسم‌های اپی ژنتیکی که در مطالعه حاضر توضیح داده شد، تاثیر می‌گذارند، ممکن است در واقع عملکرد فاکتورهای رونویسی و سلول‌هایی را که به بیراهه رفته اند، مانند سرطان و لوسمی، را اصلاح کنند.

مکانیسم «روشن-خاموش»

در این مکانیسم جدید، PU.1 توسط C/EBPα فعال می‌شود تا از یک تنظیم‌کننده سلول B به یک تنظیم‌کننده ماکروفاژ تبدیل شود، یک مکانیسم زیبا «روشن-خاموش» که تشکیل یک نوع سلول بالغ را تضمین می‌کند و از تشکیل سلول‌های بالغ جلوگیری می‌کند.در این فرایند، سلول‌های گیج اغلب در سرطان‌های خون دیده می شوند. بنابراین، ممکن است داروهایی یافت شوند که این مکانیسم را برای اصلاح چنین نقص‌هایی هدف قرار می‌دهند."

بهبود کارایی داروها در برابر سرطان

به گفته نویسندگان این مطالعه، هنوز چیزهای زیادی در مورد اینکه چه چیزی سرعت و جهت گیری تصمیمات سرنوشت سلول را تعیین می‌کند ناشناخته باقی مانده است و کار جدید آنها نشان می‌دهد که این دو فرآیند دو روی یک سکه هستند. به عنوان مثال، چگونه سلول‌های بنیادی به طور متوالی به انواع مختلف سلول‌های بدن تبدیل می‌شوند؟ درک بهتر اینکه چگونه سلول‌ها هویت خود را تغییر می‌دهند و چگونه می‌توان این فرآیند را دستکاری کرد، ممکن است کاربردهایی از پزشکی احیاکننده تا بهبود کارایی داروها در برابر سرطان داشته باشد. این تحقیق با همکاری مشترک مرکز تنظیم ژنومی در بارسلونا، مرکز پزشکی مولکولی ماکس دلبروک در برلین و دانشگاه پنسیلوانیا در فیلادلفیا انجام شد.

پایان مطلب/.