پژوهش Weizmann Institute دو جمعیت سلولی مقاوم به مرگ را شناسایی کرده که پس از آسیب ناشی از پرتو در مگس میوه، به بازسازی بافت کمک می‌کنند.
- برخی سلول‌ها می‌توانند آپوپتوز را آغاز کنند اما به‌طور کامل نمی‌میرند.
- DARE cells در آزمایش روی مگس میوه نقش مهمی در بازسازی بافت آسیب‌دیده داشتند.
- مقاومت بیشتر نسل‌های این سلول‌ها می‌تواند سرنخ مهمی برای مطالعه مقاومت در برابر پرتودرمانی باشد، اما هنوز ارتباط آن با سرطان انسان اثبات نشده است.
برخی سلول‌ها وقتی آسیب می‌بینند باید بمیرند، اما پژوهش تازه پژوهشگران Weizmann Institute of Science نشان می‌دهد گروهی از سلول‌ها می‌توانند فرایند مرگ برنامه‌ریزی‌شده را آغاز کنند، از مرگ نهایی فرار کنند و سپس در بازسازی سریع بافت آسیب‌دیده نقش داشته باشند. این سلول‌ها که DARE cells نام گرفته‌اند، در آزمایش روی مگس میوه شناسایی شدند و ویژگی مقاومت در برابر مرگ را به نسل‌های بعدی خود نیز منتقل کردند.
این یافته می‌تواند به درک بهتر چگونگی بازسازی بافت پس از آسیب کمک کند. در عین حال، همین مکانیسم ممکن است توضیحی برای بخشی از مقاومت سلول‌های سرطانی پس از پرتودرمانی ارائه دهد. با این حال، آزمایش‌ها در مگس میوه انجام شده‌اند و هنوز نمی‌توان از آن‌ها نتیجه گرفت که این سازوکار در انسان به روشی برای درمان سرطان یا بازسازی بافت تبدیل شده است.
آپوپتوز چیست و چرا سلول‌ها باید بمیرند؟
Apoptosis یا آپوپتوز نوعی مرگ برنامه‌ریزی‌شده سلولی است. برخلاف مرگ سلولی ناشی از یک آسیب شدید و ناگهانی، آپوپتوز فرایندی کنترل‌شده است که به بدن اجازه می‌دهد سلول‌های پیر، آسیب‌دیده یا غیرضروری را حذف کند.
در این فرایند، گروهی از آنزیم‌ها به نام کاسپازها فعال می‌شوند. ابتدا یک کاسپاز آغازگر مسیر مرگ را روشن می‌کند. سپس کاسپازهای اجرایی فعال می‌شوند و با تجزیه پروتئین‌های داخل سلول، فرایند نابودی آن را پیش می‌برند.
اما پژوهش‌های سال‌های اخیر نشان داده‌اند که کاسپازها همیشه فقط نقش «قاتل سلول» را ندارند. برخی از این آنزیم‌ها می‌توانند در فرایندهای زیستی دیگری نیز نقش داشته باشند. پژوهش جدید Weizmann Institute نشان می‌دهد یکی از همین عملکردهای غیرمرگبار کاسپازها ممکن است به بازسازی بافت کمک کند.
DARE cells؛ سلول‌هایی که مرگ را شروع می‌کنند اما نمی‌میرند
پژوهشگران به سرپرستی Dr. Tslil Braun در آزمایشگاه Prof. Eli Arama برای بررسی بازسازی بافت، آزمایش‌های قدیمی مربوط به آسیب ناشی از پرتو در لارو مگس میوه را با ابزارهای ژنتیکی جدید تکرار کردند.
پدیده‌ای که دانشمندان به آن compensatory proliferation یا «تکثیر جبرانی» می‌گویند، از دهه ۱۹۷۰ شناخته شده است. در آزمایش‌های اولیه، لاروهای مگس میوه پس از دریافت دوز بالای پرتو، با وجود آسیب گسترده به بافت اپی‌تلیالی توانستند بال‌هایی کاملاً کارآمد بازسازی کنند.
پژوهشگران این بار سلول‌ها را با جزئیات بیشتری دنبال کردند و به جمعیتی رسیدند که ویژگی بسیار عجیبی داشتند: این سلول‌ها فرایند مرگ را آغاز می‌کردند اما از مرحله نهایی مرگ عبور نمی‌کردند.
این سلول‌ها DARE نام گرفتند؛ مخفف Dronc-Activating Resistant to death. در واقع، DARE cells سلول‌هایی هستند که فعالیت کاسپاز آغازگر را نشان می‌دهند اما در برابر مرگ نهایی مقاومت می‌کنند.
نتیجه این رفتار بسیار مهم بود. DARE cells نه‌تنها از پرتو زنده ماندند، بلکه شروع به تکثیر کردند، در ترمیم بافت مشارکت داشتند و طی ۴۸ ساعت تقریباً نیمی از بافت آسیب‌دیده را دوباره تأمین کردند.
DARE cells چگونه از مرگ فرار می‌کنند؟
نکته کلیدی پژوهش در همین مرحله مشخص شد. در DARE cells مسیر آپوپتوز به‌طور کامل خاموش نمی‌شود. برعکس، فرایند مرگ واقعاً آغاز می‌شود.
کاسپاز آغازگر که در مگس میوه Dronc نام دارد، فعال می‌شود. اما مسیر مرگ در همین نقطه متوقف می‌شود و کاسپازهای اجرایی فرصت پیدا نمی‌کنند نابودی سلول را کامل کنند.
پژوهشگران دریافتند پروتئینی به نام Myo1D نقش مهمی در این مقاومت دارد. این پروتئین می‌تواند Dronc را به غشای سلول متصل کند و مانع از فعال شدن کامل کاسپازهای اجرایی شود.
وقتی پژوهشگران Myo1D را در DARE cells کاهش دادند، کاسپازهای اجرایی فعال شدند، سلول‌ها بیشتر به سمت آپوپتوز رفتند و بازسازی بافت نیز مختل شد.
این یافته یک تصویر متفاوت از کاسپازها ارائه می‌دهد: فعال شدن کاسپاز آغازگر الزاماً به معنای مرگ قطعی سلول نیست. در شرایط خاص، همین فعالیت می‌تواند بخشی از یک برنامه زیستی باشد که به زنده ماندن و تکثیر سلول کمک می‌کند.
NARE cells چه تفاوتی با DARE cells دارند؟
پژوهشگران در کنار DARE cells جمعیت دیگری از سلول‌های مقاوم به مرگ را نیز شناسایی کردند که NARE cells نام گرفتند.
تفاوت اصلی این دو گروه در فعالیت کاسپاز آغازگر است:
- DARE cells: کاسپاز آغازگر Dronc را فعال می‌کنند اما از مرگ نهایی فرار می‌کنند.
- NARE cells: مقاوم به مرگ هستند اما در آن‌ها فعالیت کاسپاز آغازگر مشاهده نمی‌شود.
NARE cells نیز در بازسازی بافت مشارکت می‌کنند، اما پژوهش نشان داد که به‌تنهایی نمی‌توانند این فرایند را به‌درستی پیش ببرند. زمانی که DARE cells از سیستم حذف شدند، تکثیر جبرانی با اختلال جدی مواجه شد.
پژوهشگران همچنین دریافتند سلول‌های در حال مرگ در بافت، سیگنال‌هایی ایجاد می‌کنند که به فعال شدن DARE cells کمک می‌کند. بنابراین مرگ برخی سلول‌ها می‌تواند به‌طور غیرمستقیم پیام آغاز بازسازی را به سلول‌های مقاوم منتقل کند.
یک شبکه ارتباطی میان DARE و NARE
بازسازی بافت فقط به معنی افزایش سریع تعداد سلول‌ها نیست. اگر سلول‌ها بدون کنترل تکثیر شوند، فرایند ترمیم می‌تواند به رشد بیش از حد منجر شود.
پژوهشگران در مرحله دیگری از مطالعه، یک سازوکار بازخوردی میان DARE و NARE cells پیدا کردند.
DARE cells با ترشح سیگنال‌های رشد، تکثیر سلول‌های NARE نزدیک خود را تقویت می‌کنند. در مقابل، NARE cells سیگنال‌هایی ارسال می‌کنند که رشد DARE cells را محدود می‌کند.
به این ترتیب، دو جمعیت سلولی یک سیستم بازخورد منفی ایجاد می‌کنند که به گفته پژوهشگران می‌تواند به جلوگیری از رشد بیش از حد کمک کند.
در سطح مولکولی نیز مسیرهایی مانند p38 MAPK در تکثیر DARE و NARE نقش دارند. پژوهش همچنین نشان داد مسیرهای مرتبط با گیرنده‌های TNF در تنظیم تکثیر DARE cells دخالت دارند.
آیا DARE cells باعث مقاومت بیشتر در برابر پرتو می‌شوند؟
یکی از مهم‌ترین بخش‌های پژوهش به رفتار نسل‌های بعدی DARE cells مربوط می‌شود.
پژوهشگران می‌خواستند بدانند آیا مقاومت DARE cells در برابر مرگ فقط مختص همان سلول‌های اولیه است یا به سلول‌های دختر آن‌ها نیز منتقل می‌شود.
برای پاسخ، بافت‌ها دوباره تحت تابش قرار گرفتند. پس از تابش دوم، تعداد سلول‌هایی که در ساعات ابتدایی می‌مردند تقریباً نصف حالت تابش اول بود. بیشتر سلول‌های مرده نیز از جمعیت NARE بودند.
اما یافته مهم‌تر این بود که نسل‌های حاصل از DARE cells در برابر مرگ سلولی بسیار مقاوم‌تر بودند. پژوهشگران گزارش کردند این سلول‌ها حدود هفت برابر مقاوم‌تر از سلول‌های موجود در بافت اولیه در برابر مرگ سلولی بودند.
این موضوع نشان می‌دهد مقاومت ایجادشده پس از آسیب می‌تواند نوعی «حافظه زیستی» داشته باشد و به نسل‌های بعدی سلول منتقل شود.
ارتباط احتمالی این یافته با بازگشت سرطان
همین ویژگی است که پژوهش را برای تحقیقات سرطان نیز جالب می‌کند.
پرتودرمانی یکی از روش‌هایی است که با وارد کردن آسیب به سلول‌های سرطانی، می‌تواند آن‌ها را به سمت مرگ سلولی سوق دهد. اگر بخشی از سلول‌ها بتوانند آسیب را تحمل کنند و زنده بمانند، مقاومت آن‌ها در برابر آسیب‌های بعدی می‌تواند اهمیت زیادی پیدا کند.
در مطالعه مگس میوه، فرزندان DARE cells پس از تابش مجدد به‌طور قابل‌توجهی مقاوم‌تر بودند. بنابراین پژوهشگران مطرح می‌کنند که سازوکارهای مشابه، در صورت وجود در سلول‌های انسانی، ممکن است به درک بهتر مقاومت در برابر درمان و بازگشت برخی تومورها کمک کنند.
همچنین فعالیت بیش از حد پروتئین Myo1D یا مسیرهای مرتبط با آن می‌تواند از نظر زیست‌شناختی مهم باشد، زیرا فعال شدن بیش از حد همین پروتئین پیش‌تر با رشد تومورهای سرطانی ارتباط داده شده است.
با این حال، این بخش از یافته باید با احتیاط تفسیر شود. پژوهش حاضر نشان نداده است که DARE cells علت بازگشت سرطان در انسان هستند. ارتباط مشاهده‌شده یک مسیر پژوهشی احتمالی برای مطالعه مقاومت درمانی است، نه یک توضیح اثبات‌شده برای عود سرطان.
چرا آزمایش روی مگس میوه مهم است؟
مدل آزمایشی این پژوهش Drosophila melanogaster یا همان مگس میوه بود. پژوهشگران با استفاده از بافت‌های اپی‌تلیالی بال مگس، رفتار سلول‌ها را پس از آسیب ناشی از پرتو بررسی کردند.
مگس میوه یکی از مدل‌های مهم در زیست‌شناسی است، زیرا بسیاری از مسیرهای پایه سلولی و مولکولی را می‌توان در آن با ابزارهای ژنتیکی دقیق بررسی کرد.
با این حال، شباهت‌های زیستی به معنی یکسان بودن عملکرد سلول‌ها در مگس و انسان نیست.
بنابراین هنوز مشخص نیست که آیا DARE و NARE cells با همین ویژگی‌ها در بافت‌های انسانی وجود دارند، آیا همین مسیرهای مولکولی در انسان نیز فعال می‌شوند یا اینکه مقاومت مشاهده‌شده در مگس تا چه اندازه می‌تواند رفتار سلول‌های انسانی را توضیح دهد.
محدودیت مهم: هنوز خبری از درمان جدید نیست
این مطالعه یک کشف بنیادی درباره رفتار سلول‌ها پس از آسیب است و نباید آن را به‌عنوان یک روش اثبات‌شده برای بازسازی بافت انسان یا درمان سرطان معرفی کرد.
پژوهشگران خود نیز بر نیاز به مطالعات بیشتر برای مشخص شدن میزان ارتباط این سازوکار با بافت‌های انسانی تأکید کرده‌اند.
در حال حاضر، یافته‌ها نشان می‌دهند که در مدل مگس میوه، بخشی از سلول‌ها می‌توانند همزمان دو ویژگی ظاهراً متناقض داشته باشند: آغاز مسیر مرگ سلولی و زنده ماندن در برابر آن. همین سلول‌ها سپس در بازسازی بافت نقش مهمی ایفا می‌کنند.
اگر تحقیقات آینده وجود سازوکار مشابه را در انسان تأیید کند، شناخت دقیق این مسیر می‌تواند به دو حوزه کمک کند: فهم بهتر بازسازی بافت‌های سالم و درک بهتر نحوه زنده ماندن سلول‌های مقاوم به درمان. اما فاصله میان چنین کشف آزمایشگاهی و یک درمان پزشکی قابل استفاده در انسان همچنان قابل‌توجه است.
چرا این کشف مهم است؟
- DARE cells می‌توانند مسیر آپوپتوز را آغاز کنند اما از مرگ نهایی فرار کنند.
- این سلول‌ها پس از آسیب ناشی از پرتو در مگس میوه تکثیر می‌شوند و در بازسازی بافت نقش دارند.
- نسل‌های DARE cells مقاومت بیشتری در برابر آسیب بعدی نشان می‌دهند؛ ویژگی‌ای که می‌تواند برای مطالعه مقاومت درمانی سرطان اهمیت داشته باشد.
سؤالات متداول
DARE cells چیستند؟
DARE cells جمعیتی از سلول‌های مقاوم به مرگ هستند که پس از آسیب ناشی از پرتو، کاسپاز آغازگر Dronc را فعال می‌کنند اما از مرگ نهایی فرار کرده و در بازسازی بافت مشارکت می‌کنند.
تفاوت DARE cells و NARE cells چیست؟
هر دو گروه در برابر مرگ مقاوم هستند، اما DARE cells فعالیت کاسپاز آغازگر را نشان می‌دهند، در حالی که NARE cells چنین فعالیتی ندارند.
آیا DARE cells در انسان هم وجود دارند؟
هنوز مشخص نیست. مطالعه اصلی در مگس میوه انجام شده است و برای بررسی وجود و عملکرد مشابه این سلول‌ها در انسان به پژوهش‌های بیشتری نیاز است.
آیا این کشف می‌تواند سرطان را درمان کند؟
خیر. این پژوهش درمان سرطان ارائه نکرده است. یافته‌ها فقط یک سازوکار احتمالی برای مطالعه مقاومت سلولی در برابر پرتو و بازگشت تومورها را مطرح می‌کنند.
چرا این یافته برای بازسازی بافت مهم است؟
در مدل مگس میوه، DARE و NARE cells پس از آسیب به تکثیر و بازسازی بافت کمک کردند و ارتباط میان آن‌ها نیز رشد این سلول‌ها را تنظیم کرد.
جمع‌بندی
DARE cells تصویری تازه از رابطه میان مرگ و زندگی سلولی ارائه می‌کنند. پژوهش Weizmann Institute نشان داده است که در بافت اپی‌تلیالی مگس میوه، برخی سلول‌ها می‌توانند مسیر مرگ برنامه‌ریزی‌شده را آغاز کنند، اما به کمک سازوکارهای مولکولی از مرگ نهایی عبور کنند و سپس در بازسازی بافت نقش داشته باشند.
این سلول‌ها در کنار NARE cells یک شبکه تنظیم‌شده برای بازسازی ایجاد می‌کنند. در عین حال، مقاومت آن‌ها می‌تواند به نسل‌های بعدی منتقل شود. همین ویژگی از یک سو برای فهم ترمیم بافت جذاب است و از سوی دیگر پرسش مهمی درباره مقاومت سلول‌های سرطانی در برابر پرتودرمانی ایجاد می‌کند.
با این حال، هنوز باید مشخص شود که این سازوکار تا چه اندازه در انسان وجود دارد و چه ارتباطی با بیماری‌های انسانی دارد. بنابراین فعلاً باید این یافته را یک کشف بنیادی و یک مسیر تحقیقاتی مهم دانست، نه درمان سرطان یا فناوری اثبات‌شده برای بازسازی بافت انسان.
اگر به تازه‌ترین یافته‌های علمی درباره بدن انسان، سلول‌ها و فناوری‌های پزشکی علاقه‌مند هستید، مطالب علمی فوت و فن را دنبال کنید.
یادآوری: این پژوهش در مگس میوه انجام شده است و هنوز هیچ درمان جدیدی برای سرطان یا روش اثبات‌شده‌ای برای بازسازی بافت انسان ارائه نمی‌کند.
