چگونه سلول پوست به سلول عصبی تبدیل می شود؟

کیمیاگران زیست شناسی مدرن، همانند كیمیاگران قرون وسطی كه در پی اكسیری بودند تا بتوانند فلزات پست را به طلا تبدیل كنند، آموخته اند كه چگونه از سلول های تخمك یا سلول های طبیعی پوست، سلول های ارزشمند بنیادی یا حتی یك حیوان كامل تولید كنند. دانشمندان با كوشش و آزمایشات سیار توانسته اند انتقال هسته ای را برای تولید گاو، گربه، موش، گوسفند، بز، خوك و... - به گفته یك تیم كره ای كه در ماه مه اعلام نمود _ حتی سلول های بنیادی رویان انسان، تقریباً به صورت یكی رویه معمول درآورند. آنها امیدوارند كه از این هم پیشتر روند و از سلول های بنیادی برای درمان بیماری هایی كه پیش از این غیرقابل درمان تلقی می شدند استفاده كنند. ولی درست مثل كیمیاگران قرون وسطی، دانشمندان كلون سازی و زیست شناسی سلول های بنیادی عمدتاً با فرایندهایی سروكار دارند كه به خوبی درك نمی كنند: این كه عملاً و واقعاً برای برنامه نویسی مجدد هسته سلول های تخم در آنها چه می گذرد، همچنان یك راز است و هنوز باید دانشمندان خیلی چیزها یاد بگیرند تا بتوانند تمایز سلولی را به همان همواری و سرراستی كه طبیعت تخم بارور شده را به سمت تولید انواع متعدد سلول های بدن نوزاد زنده هدایت می كند، راهبری كنند. دانشمندان نیم قرن است كه مشغول تحقیق پیرامون نیروهای دخیل در برنامه نویسی مجدد هسته سلول اند. در سال ۱۹۵۷ زیست شناسان تكاملی نخستین بار كشف كردند كه می توانند هسته سلول های قورباغه بالغ را وارد سلول تخم قورباغه كنند و ده ها بچه قورباغه از لحاظ ژنتیكی یكسان به وجود آورند. لیكن طی ۵۰ سال اخیر، سلول های تخمك هنوز رازهای بسیاری برای برملا كردن داشتند. پاسخ ها در ژرفنای زیست شناسی سلولی قرار دارند. دانشمندان این را می دانند، كه ژن هایی كه رشد را كنترل می كنند و عموماً در سلول های بالغ خاموش و بی صدا می شوند، توسط سلول های تخم مجدداً فعال می شوند و سلول را قادر می سازند كه پتانسیل تبدیل شدن به تخمك از نو بارور شده را بازیابد. لیكن دانشمندان چیز زیادی از این كلیدهای خاموش و روشن كردن در سلول های طبیعی نمی دانند تا چه رسد به وضعیت معكوس و غیرعادی كه در جریان انتقال هسته صورت می گیرد. با تمایز یافتن سلول ها، dna آنها به هم فشرده تر می شود و ژن هایی كه دیگر نیازی بدان ها نیست _ یا آنهایی كه نباید تظاهر خارجی داشته باشند _ مهار می گردند. Dna به صورت فشرده به دور پروتئین هایی به نام هیستون ها می پیچد و گروه های متیل همچون برچسب به آنها چسبیده، مانع از آن می شوند كه ماشین پروتئین سازی سلول بتواند به آنها دسترسی پیدا كند. چندین مطالعه نشان داده اند كه آنزیم هایی كه پیوند این گروه های متیل را با پروتئین ها قطع می كنند، برای كار انتقال هسته ای جنبه حیاتی دارند. ولی بدون شك آنها تنها یكی از چیزهایی هستند كه وجودشان برای آن كار لازم است. اگر دانشمندان بتوانند رازهای سلول های تخم را برملا كنند، این امكان وجود خواهد داشت كه بتوانند بدون استفاده از خود سلول های تخم كه تهیه و نگاهداریشان نسبتاً دشوار است و استفاده از آنها نیز مسائل اخلاقی بسیاری را به دنبال دارد همان كار را انجام دهند. اگر دانشمندان بتوانند حمامی عاری از سلول به وجود آورند كه عقربه زمان را به عقب و سلول های پیش از آن را تمایز نیافته بازگرداند، این امر پیامدهای بسیاری به دنبال خواهد داشت. آزمایشگاه ها خواهند توانست سلول های بیماران را جوان تر سازند و شاید بافت های جدیدی از آنها به وجود آورند كه بخش هایی را كه به دلیل كهولت سن یا بیماری آسیب دیده اند ترمیم كنند. ولی دانشمندان به هیچ وجه مطمئن نیستند كه اصلاً امكان چنین كیمیای عاری از سلولی وجود داشته باشد. خود ساختمان تخمك و داربست پروتئین آن كه راهنمای حركت پروتئین ها در جریان تقسیم سلولی است، احتمالاً نقشی كلیدی در فعال كردن برخی ژن های ضروری ایفا می كند. در این صورت تولید و ایجاد اكسیر پروتئین ها كه بتواند عقربه ساعت را برای سلول به عقب بكشاند، احتمالاً كار ساده ای نخواهد بود. دانشمندان برای آن كه واقعاً بتوانند از توانایی سلول تخم بهره گیرند، هنوز باید یاد بگیرند كه چگونه رشد و تكامل سلول های بنیادی دوباره جوان شده و تبدیل آنها به بافت های خاص را هدایت كنند. سلول های بنیادی، به ویژه آنهایی كه از رویان به دست آمده اند، به صورت خودجوش ده ها نوع سلول می سازند، لیكن ثابت شده كه كنترل رشد و تكامل سلولی برای آنها كه تنها یك نوع واحد سلول بسازد بسی دشوارتر است. اگر چه پاره ای از تیم ها توانسته اند كلونی های تقریباً خالصی از برخی از انواع سلول های عصبی ۱- سلول های بنیادی بسازند هنوز هیچ یك نسخه ای تهیه نكرده اند كه سلول را به سمت مثلاً تبدیل شدن به جمعیت خالصی از مثلاً نورون های دوپامین ساز كه بتوانند جایگزین آنهایی شوند كه در بیماری پاركینسون از بین می روند، هدایت نماید. دانشمندان تازه شروع به درك این نكته كرده اند كه سرنخ ها چگونه با یكدیگر وارد تعامل می شوند تا سلول را به سمت سرنوشت نهایی خویش هدایت كنند. ده ها سال كار در زیست شناسی تكاملی، نقطه شروعی را فراهم ساخته است: زیست شناسان از قورباغه، مگس، موش، جوجه و ماهی های موتاسیون یافته برای پی بردن به برخی از ژن های اصلی كه فرایند تصمیم گیری سلول را برای آن كه تبدیل به سلول استخوانی یا عضله شود، بر عهده دارند، استفاده كرده اند. لیكن مشاهده رویداد نادرستی كه پس از خالی شدن جای ژن پیش می آید، آسان تر از پی بردن به تمایز سلولی هماهنگ در ظرف پتری كشت در آزمایشگاه است. درك این نكته كه چگونه در حدود ۲۵ هزار ژن در انسان با یكدیگر در تشكیل همكاری می كنند و بیشترین دقت و ظرافت را در هدایت و راهبری تكامل سلول های نابالغ از خود نشان می دهند ده ها سال ذهن پژوهشگران را به خود مشغول داشته است. با این حال اگر بتوانند موفقیتی كسب كنند، مسلماً ارزش آن بسی بیشتر از وقت و پولی است كه تاكنون برای آن هزینه كرده اند.
منبع: گرچن فوگل
ترجمه: ع.فخر یاسری
روزنامه شرق