درمان کم شنوایی در انسان با الهام از گورخرماهی

ایسنا: دانشمندان برای دهه‌ها معتقد بودند که وقتی سلول‌های مویی حسی می‌میرند، باید از طریق تقسیم سلولی جایگزین شوند، فرآیندی اساسی که در آن یک سلول به دو سلول تقسیم می‌شود. اما تحقیقات جدید با استفاده از گورخرماهی این فرض را تغییر می‌دهد و نشان می‌دهد که سلول‌های مویی در واقع می‌توانند بدون هیچ تقسیم سلولی بازسازی شوند. این کشف می‌تواند به رویکردی جدید برای درمان کم‌شنوایی در انسان منجر شود.

این مطالعه نشان می‌دهد که فرآیند بازسازی سلول‌های مویی بسیار انعطاف‌پذیرتر از آن چیزی هستند که پیش از این تصور می‌شد و راه‌های جدیدی را برای رویکردهای درمانی که به مسیرهای تقسیم سلولی سنتی متکی نیستند، باز می‌کند.

به نقل از اس‌اف، گروه‌های تحقیقاتی مدت‌هاست مشاهده کرده‌اند که وقتی سلول‌های مویی می‌میرند، سلول‌های بنیادی مجاور تقسیم می‌شوند تا سلول‌های جایگزین جدیدی ایجاد کنند. این فرآیند که تکثیر نامیده می‌شود، برای بازسازی ضروری به نظر می‌رسید. با این حال، تحقیقات جدید مؤسسه تحقیقات پزشکی استورز مسیر کاملا متفاوتی را نشان می‌دهد.

دانشمندان با استفاده از روش‌های ژنتیکی، گورخرماهی‌های جهش‌یافته‌ای را ایجاد کردند که فاقد ژنی به نام ccndx بودند. این ژن برای تقسیم سلولی در پیش‌سازهای سلول‌های مو ضروری است. پیش‌سازها سلول‌هایی هستند که به طور معمول برای ایجاد سلول‌های موی جدید تقسیم می‌شوند. طبق خرد متعارف، این ماهی‌های جهش‌یافته نباید به هیچ وجه قادر به بازسازی سلول‌های مو می‌بودند.

در عوض، اتفاق قابل توجهی رخ داد. ماهی زبرا جهش‌یافته هنوز می‌توانست سلول‌های مو را بازسازی کند، فقط در تعداد کمتر. به جای اینکه یک سلول پیش‌ساز تقسیم شود و دو سلول مو ایجاد کند، هر سلول پیش‌ساز به سادگی مستقیما به یک سلول مو تبدیل شد.

دو نوع سلول از قوانین بازسازی کاملا متفاوتی پیروی می‌کنند

فراتر از کشف تقسیم سلولی، این مطالعه یافته شگفت‌انگیز دیگری را آشکار کرد: انواع مختلف سلول‌ها از قوانین کاملا جداگانه‌ای برای بازسازی پیروی می‌کنند. محققان کشف کردند که دو جمعیت سلولی مجزا، سلول‌های بنیادی و سلول‌های پیش‌ساز، توسط ژن‌های کاملا جداگانه‌ای از یک خانواده کنترل می‌شوند.

سلول‌های بنیادی که ساختار اندام را حفظ می‌کنند، برای تقسیم خود به ژنی به نام ccnd۲a متکی هستند. در همین حال، سلول‌های پیش‌ساز که مستقیما سلول‌های مویی جدید ایجاد می‌کنند، به ژن ccndx وابسته هستند. دانشمندان پیش از این هرگز نشان نداده بودند که ژن‌های مختلف به طور مستقل تکثیر را در جمعیت‌های سلولی متمایز در یک اندام در حال بازسازی تنظیم می‌کنند.

وقتی دانشمندان ژن ccnd۲a را حذف کردند، تقسیم سلول‌های بنیادی در طول رشد متوقف شد، اما پیش‌سازهای سلول‌های مو به طور عادی به عملکرد خود ادامه دادند. برعکس، حذف ccndx از تقسیم پیش‌سازها جلوگیری کرد، اما سلول‌های بنیادی را بدون تغییر باقی گذاشت.

سلول‌های بازسازی‌شده مشکل جهت‌یابی دارند

اگرچه سلول‌های مو می‌توانند بدون تقسیم شدن بازسازی شوند، اما این فرآیند بی‌نقص نبود. این تحقیق یک پیامد غیرمنتظره را آشکار کرد. سلول‌های مویی که بدون تقسیم شدن بازسازی می‌شدند، قطبیت ناقصی داشتند، یعنی آنها نمی‌توانستند جهت حرکت آب را به درستی حس کنند.

سلول‌های مویی طبیعی قطبی هستند، به این معنی که جهت‌گیری خاصی دارند که به آنها امکان می‌دهد حرکت را در جهات خاص تشخیص دهند. حدود نیمی از آنها باید رو به جلو و نیمی دیگر باید رو به عقب باشند تا پوشش حسی جامعی را فراهم کنند. با این حال، در ماهی جهش‌یافته، ۷۰ درصد از سلول‌های مویی بازسازی‌شده رو به یک جهت بودند و نقاط کور حسی ایجاد می‌کردند.

تقسیم سلولی فراتر از ایجاد سلول‌های بیشتر، برای جهت‌گیری مناسب سلول نیز بسیار مهم است. در طول تقسیم طبیعی، دو سلول دختر سیگنال‌های مولکولی متفاوتی دریافت می‌کنند که جهت‌گیری نهایی آنها را تعیین می‌کند. بدون تقسیم، این فرآیند جهت‌گیری مختل می‌شود.

این اکتشافات می‌تواند اساسا رویکرد دانشمندان به درمان کم‌شنوایی در انسان را تغییر دهد. در حال حاضر، اکثر درمان‌های ترمیمی بر تحریک تقسیم سلولی برای ایجاد سلول‌های مویی جدید تمرکز دارند. با این حال، این تحقیق نشان می‌دهد که رویکردهای تبدیل مستقیم  یعنی تبدیل سلول‌های موجود به سلول‌های مویی بدون تقسیم، ممکن است عملی باشند.

این مطالعه همچنین نشان می‌دهد که فرآیند بازسازی، قوی‌تر و انعطاف‌پذیرتر از آن چیزی است که قبلا تصور می‌شد. حتی وقتی یک مسیر از کار می‌افتد، مکانیسم‌های جایگزین می‌توانند آن را جبران کنند، البته با برخی محدودیت‌ها.

با این حال، یافته‌های مربوط به قطبیت، هشدارهای مهمی را ارائه می‌دهند. هرگونه درمان آینده باید تضمین کند که سلول‌های مویی بازسازی‌شده نه تنها عملکرد دارند، بلکه به درستی جهت‌گیری نیز می‌کنند. در غیر این صورت، بیماران ممکن است مقداری از شنوایی خود را بازیابند، اما حساسیت جهت‌یابی خود را از دست بدهند.