برای سلول های بنیادی، بزرگتر به معنای بهتر نیست —

سلول های یک نوع از نظر اندازه به طرز چشمگیری یکنواخت هستند، در حالی که اندازه سلول ها بین انواع مختلف سلول متفاوت است. این سوال را مطرح می کند که آیا اندازه سلول برای فیزیولوژی سلولی مهم است یا خیر.

مطالعه جدید نشان می دهد که بزرگ شدن سلولی باعث کاهش عملکرد سلول های بنیادی می شود. محققان دریافتند که سلول‌های بنیادی خون، که از کوچک‌ترین سلول‌های بدن هستند، با بزرگ‌تر شدن، توانایی خود را برای انجام عملکرد طبیعی خود – پر کردن سلول‌های خونی بدن – از دست می‌دهند. با این حال، هنگامی که سلول ها به اندازه معمول خود بازیابی شدند، آنها دوباره به طور طبیعی رفتار کردند.

محققان همچنین دریافتند که سلول های بنیادی خون با افزایش سن تمایل به بزرگ شدن دارند. مطالعه آنها نشان می دهد که این بزرگ شدن به کاهش سلول های بنیادی در طول پیری کمک می کند.

جت لنگفلد، فوق دکترای سابق MIT که اکنون محقق اصلی است، می گوید: “ما بزرگ شدن سلولی را به عنوان یک عامل جدید پیری در داخل بدن کشف کرده ایم، و اکنون می توانیم بررسی کنیم که آیا می توانیم بزرگ شدن سلولی را برای به تاخیر انداختن پیری و بیماری های مرتبط با پیری درمان کنیم.” در دانشگاه هلسینکی

Lengefeld نویسنده اصلی این مطالعه است که امروز در این مقاله ظاهر می شود پیشرفت علم. فقید آنجلیکا آمون، استاد زیست شناسی MIT و عضو موسسه تحقیقات سرطان یکپارچه Koch، نویسنده ارشد این مطالعه است.

جلوه های بزرگتر

از دهه 1960 مشخص شده است که سلول های انسانی رشد یافته در یک ظرف آزمایشگاهی با پیر شدن بزرگ می شوند – یک حالت سلولی غیرقابل تقسیم.

که با پیری مرتبط است هر بار که یک سلول تقسیم می شود، ممکن است با آسیب DNA مواجه شود. وقتی این اتفاق می افتد، تقسیم برای ترمیم آسیب متوقف می شود. در طول هر یک از این تاخیرها، سلول کمی بزرگتر می شود. بسیاری از دانشمندان بر این باور بودند که این بزرگ شدن صرفاً یک عارضه جانبی پیری است، اما آزمایشگاه آمون شروع به بررسی این احتمال کرد که اندازه سلول بزرگ باعث از دست دادن عملکرد مرتبط با افزایش سن شود.

لنگفلد اثرات اندازه را روی سلول‌های بنیادی مورد مطالعه قرار داد – به‌ویژه سلول‌های بنیادی خون، که باعث ایجاد سلول‌های خونی بدن ما در طول زندگی می‌شوند. محققان برای بررسی چگونگی تأثیر اندازه بر روی این سلول‌های بنیادی، به DNA آنها آسیب رساندند که منجر به افزایش اندازه آنها شد. آنها سپس این سلول‌های بزرگ‌شده را با سلول‌های دیگری مقایسه کردند که آسیب DNA را نیز تجربه کردند، اما با استفاده از دارویی به نام راپامایسین از افزایش اندازه آنها جلوگیری شد.

پس از درمان، محققان عملکرد این دو گروه از سلول های بنیادی را با تزریق آنها به موش هایی که سلول های بنیادی خون خود را از بین برده بودند، اندازه گیری کردند. این به محققان اجازه داد تا تعیین کنند که آیا سلول های بنیادی پیوند شده قادر به جمع آوری مجدد سلول های خونی موش هستند یا خیر.

آنها دریافتند که سلول های بنیادی آسیب دیده و بزرگ شده توسط DNA قادر به تولید سلول های خونی جدید نیستند. با این حال، سلول های بنیادی آسیب دیده توسط DNA که کوچک نگه داشته می شدند، همچنان قادر به تولید سلول های خونی جدید بودند.

در آزمایش دیگری، محققان از یک جهش ژنتیکی برای کاهش اندازه سلول‌های بنیادی بزرگ طبیعی که در موش‌های مسن یافتند استفاده کردند. آنها نشان دادند که اگر آن سلول های بنیادی بزرگ را وادار کنند که دوباره کوچک شوند، سلول ها پتانسیل بازسازی خود را بازیافتند و مانند سلول های بنیادی جوان تر رفتار کنند.

لنگفلد می‌گوید: «این شواهد قابل‌توجهی است که از این مدل حمایت می‌کند که اندازه برای عملکرد سلول‌های بنیادی مهم است. زمانی که به DNA سلول‌های بنیادی آسیب می‌زنیم اما آنها را در طول آسیب کوچک نگه می‌داریم، عملکرد خود را حفظ می‌کنند و اگر اندازه سلول‌های بنیادی بزرگ را کاهش دهیم، می‌توانیم عملکرد آنها را بازیابی کنیم.»

کوچک نگه داشتن سلول ها

هنگامی که محققان موش‌ها را در سنین جوانی با راپامایسین درمان کردند، توانستند با افزایش سن موش‌ها از بزرگ شدن سلول‌های بنیادی خون جلوگیری کنند. سلول‌های بنیادی خون از آن موش‌ها کوچک باقی ماندند و توانستند سلول‌های خونی مانند سلول‌های بنیادی جوان را حتی در موش‌های 3 ساله بسازند – کهولت سن برای موش.

راپامایسین، دارویی که می‌تواند رشد سلولی را مهار کند، اکنون برای درمان برخی از سرطان‌ها و جلوگیری از رد پیوند عضو استفاده می‌شود و علاقه به توانایی آن در افزایش طول عمر در موش‌ها و دیگر موجودات زنده را افزایش داده است. لنگفلد می گوید که ممکن است در کاهش سرعت رشد سلول های بنیادی مفید باشد و بنابراین می تواند اثرات مفیدی در انسان داشته باشد.

“اگر داروهایی را پیدا کنیم که برای کوچکتر کردن مجدد سلول های بنیادی بزرگ خون خاص هستند، می توانیم آزمایش کنیم که آیا این باعث بهبود سلامت افرادی می شود که از مشکلات سیستم خونی خود – مانند کم خونی و کاهش سیستم ایمنی – رنج می برند یا حتی ممکن است کمک کند. افراد مبتلا به سرطان خون،” او می گوید.

محققان همچنین اهمیت اندازه را در نوع دیگری از سلول های بنیادی – سلول های بنیادی روده ای نشان دادند. آنها دریافتند که سلول های بنیادی بزرگتر کمتر قادر به تولید ارگانوئیدهای روده ای هستند که ساختار پوشش روده را تقلید می کنند.

لنگفلد می گوید: «این نشان می دهد که این رابطه بین اندازه و عملکرد سلول در سلول های بنیادی حفظ می شود و اندازه سلولی نشانگر عملکرد سلول های بنیادی است.

این تحقیق تا حدی توسط مؤسسه پزشکی هاوارد هیوز، صندوق یادبود جین کوفین چایلدز، بنیاد ملی علوم سوئیس، مؤسسه ملی سلامت کودک و توسعه انسانی یونیس کندی شرایور، کمک مالی مؤسسه کخ (هسته) تأمین شده است. موسسه ملی سرطان و ابتکار سلول های بنیادی MIT.