به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، برای چندین دهه، دانشمندان بر این باور بودند که سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs) فقط در مغز و نخاع وجود دارند. اکنون، یک مطالعه بین‌المللی به رهبری "هانس شولر" از مؤسسه ماکس پلانک برای بیومدیسین مولکولی در شهر مونستر، این فرضیه قدیمی را رد کرده و نوع جدیدی از سلول‌های بنیادی عصبی را خارج از سیستم عصبی مرکزی (CNS) کشف کرده است که افق‌های نوینی برای توسعه درمان‌های بیماری‌های عصبی فراهم می‌کند. این مطالعه در ژورنال Nature Cell Biology منتشر شده است.

معرفی سلول‌های بنیادی عصبی در سیستم عصبی مرکزی و محیطی

در آغاز نوروبیولوژی مهره‌داران، سلول‌های نورواپیتلیالی (NECs) در لوله عصبی، که اولین سلول‌های بنیادی عصبی (NSCها) هستند، هویت خود را تغییر داده و سلول‌های رادیال گلیال تولید می‌کنند که به نورون‌ها و سلول‌های گلیال در سیستم عصبی مرکزی (CNS) تمایز می‌یابند. در مغز بزرگسالان پستانداران، NSCها عمدتاً در دو ناحیه وجود دارند: ناحیه زیرگرنولار در پیچ‌خوردگی دندانه‌ای هیپوکامپ و ناحیه زیربطنی که در کنار بطن‌های جانبی قرار دارد، جایی که نورون‌زایی در طول زندگی پس از تولد ادامه دارد. همچنین می‌توان NSCها را از نواحی مختلف CNS که در آن‌ها نورون‌زایی مشهود نیست استخراج کرده، سپس آن‌ها را گسترش داده و در کشت به نورون‌ها و گلیا تمایز داد. برخلاف CNS، سیستم عصبی محیطی (PNS) از سلول‌های ستیغ عصبی (NCCs) که مجموعه‌ای از پیش‌سازها هستند و از طرف پشتی لوله عصبی مهاجرت می‌کنند، منشا می‌گیرد. سلول‌های بنیادی ستیغ عصبی چندتوان (NCSCs) به جای NSCها خارج از CNS یافت می‌شوند. NCSCها که ظرفیت خودنوسازی محدودی دارند، از نظر بیان ژنی و ظرفیت تمایز با NSCها تفاوت دارند. به‌طور کلی، این نتایج نشان می‌دهند که NSCهای پستانداران تنها در CNS وجود دارند. تا به امروز، این سوال که آیا NSCها خارج از CNS نیز وجود دارند یا خیر، نامعلوم بود.

استفاده از روش STAP برای تولید سلول‌های عصبی

در سال ۲۰۱۴، مقاله‌ای تحت عنوان "تبدیل سرنوشت سلول‌های سوماتیک به حالت پرتوان از طریق تحریک خارجی" در نشریه Nature منتشر شد که توجه زیادی را برانگیخت، چرا که راهی ساده برای به‌دست‌آوردن سلول‌های بنیادی پرتوان پیشنهاد می‌داد. برخلاف روش برنده جایزه نوبل، "شینیا یاماناکا"، که از ناقل‌های ویروسی برای القای پرتوانی استفاده کرده بود، این روش نیازی به ناقل‌های ویروسی نداشت و بیش از حد خوب به نظر می‌رسید که واقعی باشد. آزمایشگاه "شولر" در مؤسسه ماکس پلانک، همانند بسیاری دیگر، تلاش کرد آزمایش STAP را تکرار کند؛ روشی که با استفاده از اسیدیته پایین pH پایین ادعا می‌کرد سلول‌های سوماتیک را به حالت پرتوان می‌برد. اما فارغ از شرایط کشت و نوع بافت‌ها، این آزمایش موفق نبود و مقاله اولیه چند ماه بعد بازپس‌گیری شد. با این حال، "دانگ هان" و "شولر" در جریان این تلاش‌ها، به‌طور شگفت‌انگیزی توانستند با روش STAP جمعیت نادری از سلول‌ها را در محیط اطراف سیستم عصبی مرکزی شناسایی کنند که ویژگی‌های سلول‌های بنیادی عصبی را داشتند. این سلول‌ها، که سلول‌های بنیادی عصبی محیطی یا pNSCs نام گرفتند، در بافت‌های مختلفی از بدن موش مانند ریه و دم یافت شدند. پس از شناسایی این سلول‌ها، مشخص شد که در واقع نیازی به تیمار با pH پایین برای رشد آن‌ها در محیط آزمایشگاهی نیست. یک تیم پژوهشی شامل بیش از ۱۰ آزمایشگاه از اروپا، آسیا و آمریکای شمالی به بررسی دقیق این سلول‌های pNSC پرداخت: آن‌ها از نظر مولکولی و عملکردی با سلول‌های بنیادی عصبی مغز مشابه هستند.

معرفی سلول‌های بنیادی عصبی تولید شده

pNSCها دارای همان شکل سلولی، ظرفیت خودنوسازی و تمایز مشابه با NSCهای مغز هستند. آن‌ها نشانگرهای خاص NSC را بیان می‌کنند و دارای الگوهای رونویسی ژنی و اپی‌ژنتیکی مشابه با NSCهای مغز هستند. علاوه بر این، بسیاری از pNSCهایی که از لوله عصبی مهاجرت می‌کنند، می‌توانند در دوران جنینی و پس از تولد به نورون‌های بالغ و تا حد محدودی به سلول‌های گلیال تبدیل شوند. کشف pNSCها نه تنها دیدگاه جدیدی در مورد تکامل سیستم عصبی پستانداران ارائه می‌دهد، بلکه فرضیه قدیمی در علوم اعصاب را به چالش می‌کشد. از آنجا که این سلول‌ها می‌توانند در تعداد زیاد در ظرف آزمایش (پتری دیش) پرورش یابند، امکانات جدیدی را برای پزشکی بازساختی فراهم می‌کنند. همچنین، به‌دست‌آوردن NSCها از مغز روش ایده‌آلی نیست. در مقابل، به‌دست‌آوردن NSCها از بافت‌های دیگر بدن، گزینه‌ای کاربردی و عملی به شمار می‌رود.

القای پرتوانی از طریق ز پایین

شولر، نویسنده ارشد این مطالعه، درباره مسیر طولانی منتهی به این کشف می‌گوید:
«این طولانی‌ترین پروژه در کل دوران حرفه‌ای من بود. در ابتدا می‌خواستیم نتایج STAP را که بیش از ۱۰ سال پیش منتشر شده بود تکرار کنیم،یعنی القای پرتوانی از طریق pH پایین.
مثل بسیاری دیگر، ما هم موفق نشدیم. اما خوشبختانه تلاش‌های ما بی‌ثمر نبود: ما سلول‌های بنیادی عصبی محیطی را پیدا کردیم—کشفی که نظریه دیرینه نبود سلول‌های بنیادی عصبی خارج از سیستم عصبی مرکزی را زیر سؤال می‌برد.» دانگ هان، پژوهشگر اصلی این پروژه که بیشتر آزمایش‌ها را انجام داده، به پیامدهای احتمالی این کشف اشاره می‌کند و میگوید که اگر این سلول‌ها در بدن انسان نیز وجود داشته باشند و همانند موش‌ها قابلیت تکثیر بی‌نهایت داشته باشند، می‌توانند پتانسیل درمانی عظیمی داشته باشند.
این یافته هیجان‌انگیز است، چون سلول‌های بنیادی عصبی قابل‌دسترسی در محیط می‌توانند راهی جدید برای ترمیم و بازسازی عصبی فراهم کنند، بدون اینکه مشکلات مربوط به برداشت سلول از مغز را به همراه داشته باشند.»

شناسایی pNSCها در ریه موش

الف) این سلول‌ها در طول نایژه‌های ریه در دوران پس از تولد و بزرگسالی وجود دارند و با Sox1 و Sox2 علامت‌گذاری شده‌اند.ب) آن‌ها می‌توانند جدا و بیش از ۵۰ بار در محیط آزمایشگاهی کشت داده شوند.
 کشف سلول‌های pNSC در خارج از سیستم عصبی مرکزی، به میزان غیرمنتظره‌ای از انعطاف‌پذیری سلولی در سیستم عصبی اشاره دارد. برخلاف سلول‌های بنیادی مشتق از ستیغ عصبی که ظرفیت تکثیر محدودی دارند، pNSCها شباهت زیادی به NSCهای مغز دارند و می‌توانند تولید نورون را در بلندمدت حفظ کنند.

نقش مهم همکاری بین‌رشته‌ای در این کشف

ما در این مطالعه از آزمایشگاه‌های متعددی با تخصص‌های گوناگون بهره گرفتیم تا مطمئن شویم نتایج این مطالعه مستدل و دقیق هستند. ترکیب آنالیزهای ژنتیکی، بررسی‌های تک‌سلولی و آزمایش‌های عملکردی در زنده شواهد قانع‌کننده‌ای برای اصالت pNSCها فراهم می‌کند—سلول‌هایی که تاکنون ناشناخته و بخشی واقعی از سیستم عصبی پستانداران هستند.»

تأثیر بالقوه این کشف بر سلامت انسان و پزشکی

توانایی بهره‌برداری از pNSCها می‌تواند پیامدهای گسترده‌ای برای درمان بیماری‌های نورودژنراتیو و راهکارهای ترمیم عصبی داشته باشد. اگر مشخص شود که pNSCها در انسان نیز وجود دارند، می‌توانند به‌عنوان منبعی در دسترس برای سلول‌های بنیادی عصبی جهت درمان بیماری‌هایی مانند پارکینسون، آسیب نخاعی و سایر اختلالات عصبی مورد استفاده قرار گیرند. مطالعات آینده در پی آن خواهند بود که وجود این سلول‌ها در بدن انسان را تأیید کرده و پتانسیل درمانی کامل آن‌ها را کشف کنند. نتایج این پژوهش، که در ژورنال Nature Cell Biology منتشر شده، مسیر تازه‌ای را برای بررسی نقش pNSCها در زیست‌شناسی انسانی و کاربرد آن‌ها در درمان بیماری‌های عصبی و پزشکی بازساختی هموار می‌سازد.

پایان مطلب/.