به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، اما پژوهش تازه‌ای که به‌صورت مشترک توسط مؤسسه‌های AMOLF و Hubrecht انجام شده و در مجله‌ی علمی Science منتشر شده است، این دیدگاه را به چالش کشیده و تصویری کاملاً متفاوت ارائه می‌دهد. بر اساس این یافته‌ها، سلول‌ها یکدیگر را به بیرون نمی‌رانند، بلکه با وارد کردن نیروی کششی، یکدیگر را می‌کشند. این فرایند شبیه یک رقابت مکانیکی بین سلول‌هاست؛ رقابتی که شبیه طناب‌کشی عمل می‌کند و در آن، سلولی که توان کشش کمتری نسبت به دیگران دارد، در نهایت مغلوب شده و از بافت حذف می‌شود.

سطح داخلی روده و نوسازی سلول‌ها

سطح داخلی روده‌ی انسان با لایه‌ای از سلول‌های اپیتلیال پوشیده شده است که وظیفه‌ی آن‌ها نه‌تنها جذب مواد مغذی، بلکه حفظ سد محافظ میان محیط داخلی بدن و فضای خارجی (درون لومن روده) است. این سلول‌ها به‌طور منظم نوسازی می‌شوند و معمولاً هر چند روز یک‌بار جای خود را به سلول‌های جدید می‌دهند. برای سال‌ها تصور می‌شد که سلول‌های تازه‌تولیدشده در عمق ساختارهای موسوم به کریپت، به‌تدریج سلول‌های پیرتر را به سمت نوک ویلی‌ها هل می‌دهند تا از سطح روده خارج شوند، همانند کالاهایی که بر روی یک نوار نقاله به سمت خروج هدایت می‌شوند.

روش‌های پژوهشی و ارگانوئیدهای روده‌ای

برای کشف این سازوکار، پژوهشگران از ارگانوئیدهای روده‌ای استفاده کردند؛ مدل‌های سه‌بعدی آزمایشگاهی که از سلول‌های بنیادی ساخته می‌شوند و ساختار واقعی روده را شبیه‌سازی می‌کنند. این ارگانوئیدها به دانشمندان امکان دادند تا سلول‌ها را به‌دقت زیر میکروسکوپ مشاهده و حتی دستکاری کنند. در این مطالعات، سلول‌هایی با توان مکانیکی مختلف در کنار هم قرار داده شدند. هرگاه یک سلول نسبت به همسایگانش نیروی کششی کمتری تولید می‌کرد، به‌سرعت از ساختار ارگانوئید ناپدید می‌شد. این خروج گاه در عرض کمتر از یک ساعت رخ می‌داد. دانشمندان در ادامه آزمایش‌هایی انجام دادند که طی آن، توان مکانیکی سلول‌ها را با استفاده از نور، دستکاری ژنتیکی یا تابش لیزر کاهش دادند. نتیجه در تمام موارد یکسان بود: سلول‌های ضعیف‌تر از بافت حذف می‌شدند. چنین شواهدی نشان داد که «بازی طناب‌کشی» میان سلول‌ها، نوعی سازوکار انتخاب طبیعی درون‌تنی است که کیفیت عملکرد بافت را تضمین می‌کند.

کاربردهای بالقوه در پزشکی نوین

درک سازوکار کشش میان سلول‌های اپیتلیال روده، نه تنها به شناخت بهتر عملکرد طبیعی این بافت کمک می‌کند، بلکه می‌تواند مسیر جدیدی برای درمان بیماری‌های مختلف گوارشی و حتی سرطان باز کند. یکی از چالش‌های بزرگ در درمان بیماری‌های روده‌ای، یافتن راهی برای حذف سلول‌های آسیب‌دیده یا غیرطبیعی بدون ایجاد التهاب و تخریب بیشتر بافت است. حال که می‌دانیم سلول‌ها با نیروی کششی یکدیگر را «آزمون» می‌کنند و ضعیف‌ترین‌ها را حذف می‌کنند، می‌توان به طراحی داروهایی فکر کرد که این مکانیسم طبیعی را تقویت کنند. به‌عبارت دیگر، داروهایی که سلول‌های سالم را قادر سازند کشش بیشتری ایجاد کنند یا سلول‌های ناسالم را ضعیف‌تر کنند، می‌توانند به صورت هدفمند باعث حذف سلول‌های معیوب شوند بدون آنکه به بافت سالم آسیبی برسد. از سوی دیگر، این کشف می‌تواند به توسعه روش‌های جدیدی برای تشخیص زودهنگام سرطان کمک کند. در مراحل اولیه رشد تومور، سلول‌های جهش‌یافته ممکن است رفتار مکانیکی متفاوتی داشته باشند که بتوان آن را با استفاده از فناوری‌های تصویربرداری پیشرفته شناسایی کرد. به‌کارگیری این فناوری‌ها در کنار دانش مکانوبیولوژی، امکان ردیابی تغییرات مکانیکی سلول‌ها را فراهم می‌آورد و این امر می‌تواند منجر به تشخیص زودتر و درمان مؤثرتر سرطان‌های روده شود. همچنین، این کشف می‌تواند در زمینه پیوند بافت و مهندسی بافت کاربردهای چشمگیری داشته باشد. در پروژه‌هایی که تلاش می‌شود بافت‌های مصنوعی ساخته شود، یکی از چالش‌ها حفظ سلامت و یکپارچگی سلول‌ها است. دانستن اینکه چگونه سلول‌ها با استفاده از نیروهای کششی یکدیگر را تنظیم می‌کنند، می‌تواند راهنمایی برای ساخت بافت‌هایی با عملکرد طبیعی و عمر طولانی‌تر باشد. در نهایت، این یافته‌ها نشان می‌دهد که زیست‌شناسی سلولی فراتر از بررسی مولکول‌ها و ژن‌هاست و نیروهای فیزیکی نقش مهمی در تعیین سرنوشت سلول‌ها دارند. با ادامه تحقیقات در این زمینه، ممکن است در آینده‌ای نزدیک شاهد ظهور درمان‌هایی مبتنی بر تنظیم نیروهای مکانیکی سلولی باشیم که بتوانند به شکل موثرتری بیماری‌ها را کنترل و حتی پیشگیری کنند.

پیامدهای بالینی یافته‌ها

این یافته‌ها پیامدهایی فراتر از درک ساده‌ی فیزیولوژی دارند. برای نمونه، در بیماری نادر و مخرب آنتروپاتی توفتینگ مادرزادی، سطح اپیتلیوم روده به‌درستی شکل نمی‌گیرد. پژوهشگران دریافتند که در بیماران مبتلا به این بیماری، سلول‌ها بیش‌ازحد به یکدیگر نیرو وارد می‌کنند، گویی بازی طناب‌کشی به شکلی ناسالم انجام می‌شود. این اختلال در تنظیم نیروهای کششی ممکن است علت اصلی ناهنجاری‌های ساختاری در بافت روده باشد. در نتیجه، درک مکانیزم کشش سلولی می‌تواند به طراحی درمان‌هایی هدفمند برای چنین بیماری‌هایی کمک کند. علاوه بر این، سازوکار تازه‌کشف‌شده ممکن است در بیماری‌های شایع‌تری نظیر کولیت اولسراتیو، بیماری کرون و حتی سرطان روده نیز نقش ایفا کند. در بسیاری از سرطان‌ها، سلول‌های جهش‌یافته توانایی فرار از نظارت طبیعی بافت را پیدا می‌کنند. اگر این سلول‌ها بتوانند مکانیسم طناب‌کشی را مختل کرده یا در آن پیروز شوند، ممکن است زنده بمانند و به رشد تومور منجر شوند. بنابراین، بررسی این سازوکار در بافت‌های بیمار می‌تواند به‌عنوان روشی نوین در درمان و مهار سرطان مورد استفاده قرار گیرد.

مکانوبیولوژی و نقش نیروهای مکانیکی در زیست‌شناسی

از منظر علمی، این کشف در حوزه‌ای نوظهور به نام «مکانوبیولوژی» قرار می‌گیرد؛ دانشی میان‌رشته‌ای که نقش نیروهای مکانیکی در عملکرد سلول‌ها و بافت‌ها را بررسی می‌کند. تا همین اواخر، توجه اصلی زیست‌شناسان بر مولکول‌ها، ژن‌ها و سیگنال‌های شیمیایی متمرکز بود. اما اکنون روشن شده است که فیزیک نیز در حیات سلولی نقشی جدی دارد. سلول‌ها نه‌فقط پیام‌هایی بیوشیمیایی به یکدیگر ارسال می‌کنند، بلکه از طریق کشش، فشار و مقاومت نیز «با هم حرف می‌زنند» — و گاهی همین مکالمه مکانیکی است که تصمیم می‌گیرد یک سلول زنده بماند یا حذف شود. پژوهشگران اکنون در حال گسترش دامنه تحقیقات خود به سایر بافت‌ها هستند. آیا بازی طناب‌کشی در پوست، ریه، اندومتر یا بافت مغز نیز رخ می‌دهد؟ آیا ممکن است روزی با دستکاری نیروی کششی سلول‌ها بتوان فرایند پیر شدن، التهاب یا حتی متاستاز سرطان را کنترل کرد؟ پرسش‌هایی از این دست درهای تازه‌ای را به روی زیست‌شناسی و پزشکی آینده گشوده‌اند.

نتیجه‌گیری
در مجموع، این پژوهش نمایی نو از دنیای درون بدن ما ترسیم می‌کند: دنیایی که در آن سلول‌ها درگیر کشمکشی دائمی برای بقا هستند و پیرو قواعدی فیزیکی‌اند که به حفظ سلامت کل اندام کمک می‌کند. این بینش نه‌فقط درک ما را از روده، بلکه نگاه‌مان به عملکرد تمام اندام‌های بدن دگرگون خواهد ساخت.

پایان مطلب/.