دانشمندان با استفاده از ژن‌های باستانیِ کوانوفلاژله (choanoflagellate)، موفق به ایجاد سلول‌های بنیادی در موش‌ها شده‌اند. این کشف شگفت‌انگیز، خاستگاه تکاملی مکانیسم‌های سلول‌های بنیادی را روشن‌تر می‌کند و نشان می‌دهد ژن‌های باستانی و کلیدیِ موثر در تشکیل سلول‌های بنیادی، تقریباً یک میلیارد سال پیش در اجداد تک سلولی ما وجود داشته‌اند.
دانشمندان به موفقیتی پیشگامانه در پزشکی ترمیمی و زیست‌شناسی تکاملی دست یافته‌اند: ایجاد سلول‌های بنیادیِ کاربردیِ موش با استفاده از ژنی از کوانوفلاژله‌ها، موجودات تک سلولی که نزدیک‌ترین خویشاوندان زنده‌ی حیوانات محسوب می‌شوند. این کشف قابل توجه که در Nature Communications منتشر شده است، نشان می‌دهد که زیربنای ژنتیکی تشکیل سلول‌های بنیادی تقریباً یک میلیارد سال قبل از تکامل حیوانات چند سلولی وجود داشته است و درک ما از خاستگاه سلول‌های بنیادی را تغییر می‌دهد و مسیرهای بالقوه‌ای را برای پیشرفت در پزشکی ترمیمی ارائه می‌دهد.
تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر الکس د مندوزا از دانشگاه کوئین مری لندن با همکاری دانشگاه هنگ کنگ، بر خانواده‌های ژنی Sox و POU تمرکز کردند که برای پرتوانی- توانایی یک سلول برای تمایز به هر نوع سلولی- در سلول‌های بنیادی پستانداران حیاتی هستند. به طور شگفت‌انگیزی، نسخه‌هایی از این ژن‌ها در ژنوم کوانوفلاژله‌ها نیز یافت شد که فرضیه‌ی قبلی مبنی بر اینکه این ژن‌ها منحصراً در حیوانات تکامل یافته‌اند را به چالش می‌کشد.
این آزمایش شامل وارد کردن یک ژن Sox کوانوفلاژله به سلول‌های موش بود که به طور موثر جایگزین ژن Sox2 بومی موش شد. این دستکاری ژنتیکی با موفقیت سلول‌های موش را به سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) تبدیل کرد و فرآیند استفاده از ژن Sox2 خود موش را منعکس کرد. برای تأیید عملکرد این iPSCهای مشتق شده از ژن‌های باستانی، محققان آنها را به جنین موش در حال رشد تزریق کردند. موش کایمریک حاصل که ویژگی‌هایی از هر دو جنین اهداکننده و iPSCها (مانند لکه‌های خز سیاه و چشمان تیره) را نشان می‌دهد، شواهد قانع‌کننده‌ای ارائه کرد که این ژن‌های باستانی می‌توانند به طور موثر با فرآیندهای رشدی پستانداران مدرن ادغام شوند.
موفقیت این آزمایش پیامدهای عمیقی برای درک ما از زیست‌شناسی تکاملی دارد. این نشان می‌دهد که ژن‌های مسئول تشکیل سلول‌های بنیادی، مقدم بر وجود خود سلول‌های بنیادی هستند و به طور بالقوه در سایر فرآیندهای سلولی در اجداد تک سلولی نقش دارند. دکتر د مندوزا توضیح می‌دهد: «کوانوفلاژله‌ها سلول بنیادی ندارند، آنها موجودات تک سلولی هستند، اما این ژن‌ها را دارند، احتمالاً برای کنترل فرآیندهای سلولی اساسی که حیوانات چند سلولی احتمالاً بعداً برای ساختن بدن‌های پیچیده از آنها استفاده مجدد کرده‌اند.» این موضوع تطبیق پذیری تکاملی قابل توجه ژن‌ها و مفهوم «بازیافت ژنتیکی» را برجسته می‌کند، جایی که ابزارهای ژنتیکی موجود برای عملکردهای جدید در مقیاس‌های زمانی تکاملی تطبیق داده می‌شوند.
جایزه نوبل ۲۰۱۲ که به شینیا یاماناکا اعطا شد، امکان القای پرتوانی در سلول‌های تمایز یافته را با بیان چهار عامل، از جمله Sox2 و Oct4 (یک ژن POU) نشان داد. این تحقیق جدید بر اساس آن پایه بنا شده است و نشان می‌دهد که حتی نسخه‌های باستانی این ژن‌ها می‌توانند عملکردهای مشابهی را انجام دهند و بیشتر بر ریشه‌های تکاملی عمیق مکانیسم‌های سلول‌های بنیادی تأکید می‌کند.
فراتر از بینش‌های تکاملی، این کشف نویدبخش قابل توجهی برای پزشکی ترمیمی دارد. با درک ریشه‌های باستانی و مسیر تکاملی ماشین‌آلات سلول‌های بنیادی، دانشمندان می‌توانند دیدگاه‌های جدیدی در مورد چگونگی بهینه‌سازی درمان‌های سلول‌های بنیادی و بهبود تکنیک‌های برنامه‌ریزی مجدد سلول به دست آورند. دکتر رالف یاوخ از دانشگاه هنگ کنگ خاطرنشان می‌کند: «مطالعه ریشه‌های باستانی این ابزارهای ژنتیکی به ما امکان می‌دهد با دیدگاهی واضح‌تر از نحوه تغییر یا بهینه‌سازی مکانیسم‌های پرتوانی، نوآوری کنیم.» این امکان توسعه نسخه‌های مصنوعی از این ژن‌های باستانی را فراهم می‌کند که حتی ممکن است از عملکرد همتایان مدرن خود در زمینه‌های درمانی خاص فراتر روند. به عنوان مثال، چنین ژن‌های مصنوعی می‌توانند کارایی تولید iPSC را افزایش دهند، خطر تشکیل تومور را کاهش دهند یا توانایی iPSCها را برای تمایز به انواع سلول‌های خاص مورد نیاز برای ترمیم بافت یا درمان بیماری بهبود بخشند.
ایجاد یک موش کایمریک با استفاده از ژن‌های یک جد تک سلولی، تداوم قابل توجه حیات را در مقیاس‌های زمانی تکاملی وسیع نشان می‌دهد. این تحقیق پیشگامانه نه تنها ریشه‌های باستانی سلول‌های بنیادی را روشن می‌کند، بلکه راه را برای رویکردهای نوآورانه برای پزشکی ترمیمی هموار می‌کند و به طور بالقوه درمان بیماری‌ها و آسیب‌ها را در آینده متحول می‌کند. توانایی مهار قدرت ژن‌های باستانی برای کاربردهای پزشکی مدرن نشان دهنده یک جهش قابل توجه در درک و دستکاری فرآیندهای بنیادی حیات است.
اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: neuroscience news
