معکوس‌کردن روند پیری در سلول‌های بنیادی مغز موش

پژوهش جدیدی با هدایت گروهی از دانشمندان دانشگاه کمبریج روشی برای جوان‌سازی سلول‌های بنیادی پیر و دچار اختلال در عملکرد مغز ارائه کرده است. درباره‌ی این تکنیک به قابلیت آن در گسترش درمان‌های جدید برای اسکلروز چندگانه (ام‌اس) اشاره شده است اما راه‌هایی برای معکوس‌کردن تغییرات کلی وابسته به سن در مغز ارائه می‌کند.

این پژوهش روی نوعی از سلول‌های مغز انجام شده است که سلول‌های پیش‌ساز الیگودندروسیت (OPC) نامیده می‌شوند. همان‌طورکه نام آن‌ها نشان می‌دهد، این نوع از سلول‌های مغزی پیش‌ساز سلول‌های الیگودندروسیت بالغی هستند که برای عملکرد سالم مغز حیاتی‌اند. یکی از ویژگی‌های فیزیولوژیکی ام‌اس از‌دست‌دادن الیگودندروسیت‌های عملکردی است. این امر موجب شکسته‌شدن اکسون‌ نورون‌ها می‌شود و علت ایجاد بسیاری از علائم تخریبی مرتبط با بیماری است.

سلول‌های بنیادی مغز موش صحرایی پیر رشدیافته روی سطح نرم (سمت راست) رشد سالم و قوی‌تری در مقایسه با سلول‌های بنیادی مغز مشابهی نشان دادند که روی سطح سخت پرورش داده شده بودند.

می‌دانیم علاوه‌بر شرایط حاد ام‌اس، سن عامل دیگری است که در تبدیل مؤثر سلول‌های OPC به سلول‌های الیگودندروسیت فعال اختلال ایجاد می‌کند؛ اما اینکه دقیقا چرا و چگونه عملکرد OPCها دچار اختلال می‌شود، معمایی برای دانشمندان بوده است. پژوهش جدید برای بررسی این موضوع انجام شد که آیا شرایط محیطی بیرونی سلول می‌تواند روی از‌دست‌رفتن عملکرد OPC پیر تأثیرگذار باشد یا نه و پژوهشگران دریافتند به‌نظر می‌رسد سفت‌شدن وابسته به سن مغز مستقیما روی عملکرد OPC تأثیرگذار است. پیوند OPC موش‌های پیر به مغزهای نرم‌ حیوانات جوان‌تر موجب جوان‌سازی فعالیت سلولی آن‌ها شد. آزمایش‌های بیشتر با پرورش OPCها روی انواع مختلف مواد نشان داد محیط سطح سلول برای عملکرد OPC مهم است. کوین چالوت، یکی از نویسندگان مقاله، توضیح می‌دهد:

ما سلول‌های بنیادی عملکردی مغز موش‌های صحرایی جوان را روی مواد سخت پرورش دادیم. وقتی دیدیم عملکرد سلول‌ها مختل شد و آن‌ها توانایی بازسازی خود را از دست دادند و درواقع، عملکردشان مانند سلول‌های پیر شد، شگفت‌زده شدیم. موضوع جالب‌تر این بود که وقتی سلول‌های مغز پیر روی ماده‌ی نرمی پرورش داده شدند، عملکرد آن‌ها مانند سلول‌های جوان شد؛ به‌ عبارت دیگر، مجددا جوان شدند.

پژوهشگران سپس این پرسش را مطرح کردند که چگونه OPCها محیط خارجی خود را احساس می‌کنند. آن‌ها پروتئین مهمی به‌نام Piezo1 را شناسایی کردند که روی سطح OPCها قرار داشت و به سلول پیام می‌داد محیط اطراف سفت است یا نرم. پژوهشگران به‌جای تلاش برای تغییر بنیادین محیط سلولی مغز، این سؤال را مطرح کردند که آیا می‌توانند ازطریق مسیر سیگنال‌دهی پروتئین Piezo1، سلول‌های OPC را فریب دهند تا مانند سلول‌های جوان رفتار کنند. رابین فرانکلین، نویسنده‌ی دیگر مقاله می‌گوید:

وقتی پروتئین Piezo1 را از روی سطح سلول‌های بنیادی مغز پیر حذف کردیم، توانستیم به سلول‌ها حقه بزنیم تا فکر کنند محیط اطراف نرم است؛ حتی وقتی در حال رشد در محیط سفتی بودند. علاوه‌براین، توانستیم Piezo1 را در OPCهای درون مغز موش‌های پیر حذف کنیم که به جوان‌شدن سلول‌ها منجر شد و آن‌ها باردیگر عملکرد احیاکنندگی طبیعی خود را به‌دست آوردند.

یکی از مهم‌ترین نتایج بنیادین این پژوهش آن است که نشان می‌دهد چگونه رفتار برخی از سلول‌های بنیادی می‌تواند به‌ میزان چشمگیری تحت‌تأثیر محیط بافتی اطراف آن‌ها قرار گیرد. در این مورد خاص، به‌نظر می‌رسد اختلال عملکرد وابسته به سن در OPCها ناشی از عوامل درونی خود سلول‌های بنیادی نیست؛ یعنی نسبتا به‌آسانی می‌توان عملکرد این سلول‌ها را بازگرداند.

درحالی‌که این پژوهش نتایج گسترده‌ای برای بسیاری از اختلالات دژنراتیو وابسته به سن مغز به‌همراه دارد، فوری‌ترین نتیجه‌ی آن درمانی جدید برای ام‌اس است. ام‌اس به‌طور بسیار خاص با فقدان عملکرد در این نوع از سلول‌های بنیادی مغز ارتباط دارد و سوزان کولهاس، از انجمن ام‌اس، می‌گوید این پژوهش مسیرهای جدیدی برای درمان‌های آینده باز می‌کند:

یافته‌های پژوهشگران کمبریج درباره‌ی چگونگی پیرشدن سلول‌های بنیادی مغز و نحوه‌ی بازگشت این فرایند می‌تواند نتایج مهمی برای درمان‌های آینده داشته باشد؛ زیرا هدف جدیدی برای پرداختن به مشکلات مرتبط با پیری و ام‌اس نشان می‌دهد؛ ازجمله اینکه چگونه می‌توان عملکرد از‌دست‌رفته در مغز را بازیابی کرد.

پژوهش جدید در مجله‌ی Nature منتشر شده است.