پریوایمپلنت لیزر دکتر فرحناز فرخی نیا
۲۷سپتامبر ۲۰۲۳- یک مطالعه ی جدید بر روی موش ها نشان داد که سیگنال سلولی ضروری برای رشد اسکلت در طول پیری افزایش می یابد که سبب ضعیف شدن استخوان ها می شود.
این مطالعه که توسط محققان دانشکده پزشکی گروسمن نیویورک انجام شد، نشان داد که مهار یک مسیر سیگنال‌دهی به نام Notch در سلول‌های بنیادی اسکلتی پیر باعث “افزایش گسترده” در توده استخوانی و بازیابی توانایی از دست رفته در ترمیم استخوان در طول پیری می‌شود.
نتایج این مطالعه حول سلول‌های بنیادی نابالغی می‌چرخد که توانایی بالغ شدن به بیش از یک نوع سلول را دارند. استخوان از جمله بافت هایی است که مجموعه ای از سلول های بنیادی را تا بزرگسالی در خود نگه می دارد و این سلولها آماده تبدیل شدن به سلول های جایگزین هستند تا بافت سالم را حفظ کرده و استخوان های شکسته را ترمیم کنند.
محققان می گویند سلول های بنیادی و پیش ساز اسکلتی یا SSCP ها در مغز استخوان، این ظرفیت را دارند که به سلول های استخوان ساز جدیدی به نام استئوبلاست، یا سلول های چربی ساز به نام ادیپوسیت تبدیل شوند. مطالعات گذشته نشان داده است که با افزایش سن بافت‌های اسکلتی، SSCP ها به سلول‌هایی تبدیل می‌شوند که چربی می‌سازند تا استخوان. با این حال، سیگنال‌های سلولی درگیر در این کار نامشخص بودند.
محققان در این تحقیق جدید که به صورت آنلاین در ۲۷ سپتامبر در Bone Research، یکی از مجلات Nature منتشر شد، با بررسی دقیق ژن‌های بیان شده در SSCP موش‌ها در زمان پیری، متوجه شدند که مسیر Notch به طور غیرعادی فعال می‌شود و سلولها را به سمت سرنوشتی سوق می‌دهد که باعث افزایش چربی در مغز استخوان می‌شود. هنگامی که محققان با مهندسی ژنتیک موشهای فاقد نیکاسترین(Nicastrin) را پرورش دادند- نیکاسترین بخش اصلی واکنش زنجیره‌ای سیگنالینگ Notch است- سلول‌های بنیادی را به مسیر سلولی استخوان‌ساز بازگرداندند و استخوان‌سازی را «حتی فراتر از آنچه در موشهای جوان مشاهده می‌شود» افزایش دادند.
سیگنالینگ Notch که در بسیاری از مسیرهای سلولی وجود دارد، هدف خوبی برای درمان دارویی نیست، اما محققان پروتئینی به نام Ebf3 را شناسایی کردند که سیگنال Notch را به جلو می برد و می تواند توسط داروها مورد هدف قرار گیرد.
دکتر Philipp Leucht، دانشیار بخش جراحی ارتوپدی و زیست شناسی سلولی در NYU Langone Health ، و نویسنده ی مسئول این مقاله، گفت: یافته‌های ما نشان می‌دهد که Notch در سلول‌های بنیادی اسکلتی با افزایش سن به صورت غیرطبیعی کار می کند و مهار آن از دژنراسیون اسکلتی مرتبط با افزایش سن جلوگیری می‌کند. برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های بنیادی بالغ به‌عنوان منبع سلول‌های استخوان‌ساز در افراد، پتانسیل درمانی عمیقی دارد، و ما امیدواریم که در مطالعات آینده بر روی Ebf3 به عنوان یک هدف دارویی در پیشگیری از پوکی استخوان، ارزش آن را تأیید کنیم.
چالش فوری
پیری با از دست دادن توانایی سلول‌های بنیادی برای تبدیل شدن به سلول‌های استخوان‌ساز همراه می‌شود و زوال اسکلتی مرتبط، از شایع‌ترین علل اختلالات مرتبط با سن است. به گفته نویسندگان، تا به امروز، هیچ روش درمانی برای نجات یا حفظ عملکرد استخوان سازی در SSPC های پیر وجود ندارد. به این ترتیب، آنها می گویند که شفاف سازی مکانیسم هایی که باعث تغییر استخوان به چربی در اسکلت می شود تا طول عمر سالم را افزایش دهد، ضروری است.
برای مقابله با این چالش، تیم تحقیقاتی از تکنیکی به نام توالی‌یابی RNA تک سلولی استخوان موش های جوان و مسن استفاده کرد تا نشان دهد که سیگنال‌دهی Notch در SSPCها در طول پیری افزایش می‌یابد. اطلاعات ژنتیکی در «حروف» مولکولی زنجیره‌های DNA، که در مسیر تبدیل شدن به پروتئین‌هایی که سیگنال‌ها و ساختارهای سلولی را می‌سازند، به تکه‌های RNA رونوشت برداری می‌شوند، ثبت می‌شوند. فن‌آوری‌های توالی‌یابی ترتیب حروف ژنتیکی را در عملکرد سالم و تغییرات مرتبط با بیماری‌ها را نشان می‌دهد، هم اکنون قابلیت جدیدتری برای بررسی فعالیت ژنتیکی بر اساس پروفایل‌های RNA در سلول‌های منفرد، ابداع شده است، که این کار را ساده تر می کند. این امر به تیم تحقیقاتی دید دقیق تری از تفاوت های سلولی در SSPC ها با افزایش سن آنها ارائه کرد.
دکتر Leucht، افزود: سیگنال‌دهی Notch برای رشد بسیاری از بافت‌ها در دوره ی جنینی در رحم مهم است، اما پس از آن سرکوب می‌شود تا عملکرد بافت بالغ سالم را فعال کند. بیماری هایی مانند سرطان و روند پیری با فعال شدن مجدد غیرعادی فرآیندهای رشدی مرتبط هستند، جایی که سیستم های ژنتیکی (هتروکروماتین) که دسترسی به ژن های خاص را مسدود می کنند، از بین می روند. بنابراین، یافته‌های مطالعه حاضر مبنی بر اینکه ژن‌های مربوط به Notch به‌طور غیرعادی تنظیم می‌شوند، می‌تواند مکانیسم‌های بیماری را در پس اشکالی از زوال که در سایر بافت‌ها و اندام‌ها مشاهده می‌شود، آشکار کند.
دکتر لیندسی رمارک، نویسنده اول این مقاله، و دانشجوی فارغ التحصیل از آزمایشگاهLeucht ، گفت: به عنوان یک کارآموز در حال رشد در جراحی ارتوپدی، من شیفته ی ماشین های مولکولی و سلولی هستم که سرنوشت سلول های بنیادی اسکلتی را کنترل می کنند. دانش تازه به‌دست‌آمده ی ما راه‌های درمانی بالقوه‌ای را برای غلبه بر تحلیل استخوان مرتبط با افزایش سن با دستکاری عوامل پایین‌دستی برای سیگنال‌دهی Notch در این سلول‌های بنیادی باز می‌کند.
منبع: