یک مطالعه‌ی پیشگامانه در دانشگاه راکفلر نشان می‌دهد که پیری و تغییرات سلولی آن در مراحل مشخص و با نشانه‌های مولکولی خاص رخ می‌دهد. محققان با بررسی بیش از ۲۱ میلیون سلول، هماهنگی تغییرات سلولی در اندام‌های مختلف را شناسایی کرده و تفاوت‌های مهم مرتبط با سن و جنسیت را آشکار ساختند. این یافته‌ها فرصتی برای مداخلات هدفمند در روند پیری ایجاد می‌کند.
پیری مرحله‌ای: دگرگونی سلول‌ها در طول عمر
تحقیقات جدید دانشگاه راکفلر، دیدگاه تازه‌ای درباره‌ی پیری ارائه می‌دهد. دانشمندان با مطالعه‌ی بیش از ۲۱ میلیون سلول از موش‌ها در پنج مرحله‌ی مختلف زندگی، دریافتند که پیری یک فرآیند خطی نیست. بلکه در مراحل مشخصی اتفاق می‌افتد که هر مرحله با تغییرات هماهنگ سلولی همراه است. این یافته‌ها، تصور سنتی از پیری تدریجی را به چالش می‌کشد و راهکارهای بالقوه‌ای برای به تعویق انداختن یا حتی تغییر برنامه‌ی پیری پیشنهاد می‌دهد.
نقشه‌ی جامع سلولی
این مطالعه، به سرپرستی تیم جونیوئه کائو در آزمایشگاه ژنومیک تک سلولی و دینامیک جمعیت راکفلر، بزرگترین اطلس سلولی پیری پستانداران تا به امروز را ارائه می‌دهد. محققان با استفاده از تکنیک توالی‌یابی تک سلولی، سلول‌های تمامی اندام‌های اصلی را بررسی و مجموعه‌ی داده‌های بی‌سابقه‌ای گردآوری کردند که چگونگی تاثیر پیری بر انواع مختلف سلول‌ها را نشان می‌دهد.
یافته‌های کلیدی این پژوهش عبارتند از:
-
تغییرات وابسته به مرحله: تعداد انواع خاصی از سلول‌ها در هر اندام، در مراحل خاصی از زندگی کم یا زیاد می‌شود. برای مثال، تعداد سلول‌های چربی، ماهیچه‌ای و پوششی در اوایل بزرگسالی کاهش می‌یابد، در حالی که سلول‌های ایمنی در مراحل بعدی افزایش می‌یابند.
-
نشانه‌های مولکولی: تغییرات در جمعیت سلول‌ها اغلب توسط فرآیندهای مولکولی مشترکی هدایت می‌شوند که می‌توانند اهداف بالقوه‌ای برای به تعویق انداختن پیری باشند.
این مطالعه نشان می‌دهد که پیری بیشتر شبیه یک مرحله‌ی رشدی است که توسط سیگنال‌های مولکولی خاص هدایت می‌شود تا یک روند کند و پیوسته‌ی زوال.
پیشرفت در توالی‌یابی تک سلولی
EasySci، یک روش توالی‌یابی تک سلولی که توسط آزمایشگاه کائو ابداع شده، نقش مهمی در موفقیت این تحقیق داشته است. این تکنیک به محققان اجازه داد تا اندام‌های مختلف را به طور سیستماتیک تجزیه و تحلیل کنند و بر مشکلات حفظ کیفیت داده‌ها در بافت‌های گوناگون غلبه کنند. زهئو ژانگ، دانشجوی دکترا، نقش اساسی در بهینه‌سازی EasySci برای بررسی بیش از ۶۰۰ نمونه، شامل موش‌های نر و ماده در پنج مرحله‌ی زندگی، داشته است.
این پلتفرم یکپارچه به تیم تحقیقاتی امکان داد تا بیش از ۲۰۰ زیرگروه سلولی را که تحت تاثیر پیری قرار می‌گیرند، شناسایی کنند. توانایی تجزیه و تحلیل چنین طیف گسترده‌ای از سلول‌ها، افق‌های تازه‌ای را برای درک پیری و بیماری‌های مرتبط با آن می‌گشاید.
بازه‌های زمانی حیاتی برای مداخله
یکی از مهمترین یافته‌های این مطالعه، این است که تغییرات سلولی مرتبط با سن در بازه‌های زمانی مشخصی رخ می‌دهد، نه به تدریج در طول زمان. این بازه‌های زمانی، فرصت‌های مناسبی برای مداخله ایجاد می‌کنند:
-
اوایل بزرگسالی: کاهش چشمگیر در زیرگروه‌های خاص سلولی در بافت‌های چربی، ماهیچه و پوششی.
-
بزرگسالی متاخر: افزایش ناگهانی سلول‌های ایمنی خاص، مانند سلول‌های B و T، که با بیماری‌های التهابی و خودایمنی مرتبط هستند.
در آزمایش‌هایی روی موش‌های دارای نقص ایمنی، محققان دریافتند که کاهش سلول‌های B و T می‌تواند برخی از تغییرات سلولی مرتبط با پیری را معکوس کند. این یافته بر ارتباط تنگاتنگ دینامیک سلولی در پیری تاکید می‌کند و سلول‌های ایمنی را به عنوان اهداف بالقوه برای درمان‌های ضد پیری معرفی می‌کند.
انواع سلول‌های نادر و نقش آنها
این مطالعه همچنین خوشه‌های سلولی بسیار نادر – برخی به تعداد کمتر از ۵۰۰ سلول – را شناسایی کرد که می‌توانند نقش‌های مهمی در پیری داشته باشند. برای مثال، سلول‌های غده‌ی هیپوفیز، با وجود تعداد کم، برای ترشح هورمون‌هایی که رشد و عملکرد اندام‌ها را تنظیم می‌کنند، ضروری هستند. شناخت این انواع سلول‌های نادر می‌تواند مکانیسم‌های تازه‌ای را درباره‌ی روند پیری آشکار کند.
تفاوت‌های سنی و جنسیتی در پیری
به طور غیرمنتظره، این تحقیق صدها حالت سلولی را کشف کرد که بین موش‌های نر و ماده در هر اندام متفاوت بود. این یافته‌ها می‌تواند دلیل تاثیرگذاری نامتناسب برخی بیماری‌ها، مانند بیماری‌های خودایمنی، بر زنان، به ویژه با افزایش سن، را توضیح دهد. به عنوان مثال:
- سلول‌های پیش‌ساز چربی: حالت‌های مولکولی متفاوتی بین دو جنس نشان می‌دهند.
- تغییرات ایمنی خاص زنان: افزایش سلول‌های B مرتبط با پیری منحصر به زنان است.
این یافته‌ها بر اهمیت بررسی هر دو جنس در مطالعات پیری، برای کشف مکانیسم‌های کلی و توسعه‌ی درمان‌های مختص هر جنس، تاکید می‌کند.
منبعی برای تحقیقات آینده
مجموعه‌ی داده‌های این مطالعه، که PanSci نام دارد، بزرگترین اطلس توالی‌یابی تک سلولی پیری پستانداران تاکنون است. این مجموعه داده‌ها مانند گنجی برای محققان در سراسر جهان عمل می‌کند و فرصت‌هایی را برای موارد زیر فراهم می‌سازد:
- استخراج داده‌های مربوط به اندام‌های خاص یا تمرکز بر دودمان‌های سلولی خاص.
- آموزش مدل‌های یادگیری ماشین برای کاربردهایی مانند پیش‌بینی سن بیولوژیکی یا شناسایی انواع سلول‌های نادر.
- انجام آزمایش‌های مجازی با استفاده از مدل‌های دیجیتالی سلول‌ها.
آزمایشگاه کائو قصد دارد تفاوت‌های سلولی خاص هر جنس و انواع سلول‌های کمتر شناخته شده‌ی درگیر در پیری را بیشتر بررسی کند. فهرست‌بندی دقیق مجموعه‌ی داده‌ها، دسترسی به آن را برای طیف وسیعی از تحقیقات علمی تضمین می‌کند.
عصری جدید در تحقیقات پیری
این مطالعه‌ی پیشگامانه، درک ما از پیری را با نشان دادن آن به عنوان یک فرآیند مرحله‌ای که توسط نشانه‌های مولکولی هدایت می‌شود، دگرگون می‌کند. دانشمندان با ابزارهایی مانند PanSci و پیشرفت‌هایی در توالی‌یابی تک سلولی، اکنون آماده‌تر از همیشه برای کشف مکانیسم‌های سلولی پشت پرده‌ی پیری هستند. این بینش‌ها نه تنها دانش ما را از زیست‌شناسی انسان گسترش می‌دهد، بلکه راه را برای درمان‌های نوآورانه‌ای هموار می‌کند که روزی می‌توانند نحوه‌ی پیری ما را از نو تعریف کنند.
اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: scitechdaily
