جوان سازی سلول های خون ۸۰ساله با بازبرنامه ریزی عصبی

وقتی پژوهشگران سلول‌های خونی یک اهداکننده ۸۰ ساله را واداشتند مانند سلول‌های بنیادی عصبی رفتار کنند، نتیجه شگفت‌انگیز بود: امضاهای مولکولی این سلول‌ها به امضای افراد زیر ۲۰ سال شباهت پیدا کرد. این یک تشبیه نیست، بلکه تغییری قابل اندازه‌گیری در ساعت اپی‌ژنتیک است.

از خون تا سلول‌های بنیادی عصبی بدون مسیر انحرافی

بیشتر سلول‌های تخصص‌یافته بدن، دی‌ان‌ای تقریبا یکسانی دارند، اما کارهایی کاملا متفاوت انجام می‌دهند. سلول‌های خونی به طور طبیعی به سلول‌های عصبی تبدیل نمی‌شوند. اما دانشمندان دانشگاه بن با به‌کارگیری مجموعه‌ای منتخب از عوامل رونویسی، یعنی پروتئین‌هایی که ژن‌ها را روشن و خاموش می‌کنند، سلول‌های خونی بالغ را مستقیما به سلول‌های بنیادی عصبی بازبرنامه‌ریزی کردند. آن‌ها از مرحله میانی سلول بنیادی پرتوان القایی که در روش‌های قدیمی‌تر استفاده می‌شد، عبور نکردند. این میانبر مهم است، زیرا به پژوهشگران اجازه می‌دهد فرایند تبدیل و اثرات آن را در زمان واقعی مشاهده کنند، نه فقط در نقطه پایانی آزمایش.

آنچه این تیم دنبال کرد فقط هویت سلولی نبود. آن‌ها نشانگرهای زیست‌شیمیایی روی دی‌ان‌ای را نیز بررسی کردند، نشانگرهایی که مانند ساعت مولکولی سن سلول عمل می‌کنند. این ساعت‌های اپی‌ژنتیک با خواندن الگوهای متیلاسیون دی‌ان‌ای و برچسب‌های شیمیایی مرتبط، سن زیستی یک سلول را برآورد می‌کنند. پس از بازبرنامه‌ریزی، سلول‌های تبدیل‌شده فقط ژن‌های مرتبط با جوانی را بیان نکردند. پروفایل‌های اپی‌ژنتیک آن‌ها به شکل چشمگیری تغییر کرد و نشان داد که در طول آزمایش، سن مولکولی سلول‌ها بیش از ۶۰ سال کاهش یافته است.

در اینجا زمان اهمیت زیادی دارد. جوان‌سازی سلولی به تدریج رخ داد و امکان پایش آن برای بیش از ۱۰۰ روز وجود داشت. حدود روز پنجاهم، سن مولکولی سلول‌ها تقریبا ۶۰ سال کاهش یافته بود. این بازه مشاهده طولانی به پژوهشگران امکان داد حالت‌های میانی و پویایی فرایند را بررسی کنند، نه اینکه تنها یک نتیجه نهایی را گزارش دهند.

این پژوهش بر یافته‌های پیشین همین گروه تکیه دارد که نشان داده بودند این سلول‌های عصبی ساخته‌شده در آزمایشگاه، پس از پیوند به مغز موش‌ها می‌توانند با نورون‌ها ادغام شوند. در کنار هم، این نتایج نشان می‌دهند که بازبرنامه‌ریزی مستقیم می‌تواند هم هویت سلول را تغییر دهد و هم برخی جنبه‌های پیری سلولی را بازتنظیم کند.

چرا این تغییر امیدبخش است اما چشمه جوانی نیست

عقب بردن ساعت اپی‌ژنتیک یک سلول در محیط آزمایشگاه، مسیر تازه‌ای برای بررسی سازوکارهای مولکولی پیونددهنده پیری با بیماری‌های تخریب‌کننده عصب باز می‌کند. سن، بزرگ‌ترین عامل خطر برای بیماری‌هایی مانند بیماری آلزایمر است. اگر پژوهشگران بتوانند حالت‌های سلولی جوان‌تر را از اهداکنندگان سالمند بازآفرینی کنند، مدل‌هایی قابل آزمون در اختیار خواهند داشت تا آسیب‌پذیری، تاب‌آوری و رویدادهای مولکولی اولیه پیش از بروز آسیب‌شناسی را بررسی کنند.

با این حال، جوان‌سازی آزمایشگاهی با معکوس کردن روند پیری در سراسر بدن یک انسان زنده یکسان نیست. تغییرات گزارش‌شده در شرایط کنترل‌شده کشت سلولی مشاهده شده‌اند. تبدیل بازتنظیم اپی‌ژنتیک به درمان‌های ایمن برای کل بدن با موانع زیادی روبه‌رو است: تضمین عملکرد پایدار سلول، جلوگیری از بازبرنامه‌ریزی ناخواسته یا تکثیر کنترل‌نشده، و اثبات مزایای بلندمدت در حیوانات و انسان‌ها.

از نظر فنی، این رویکرد دو ابزار اصلی زیست‌شناسی مدرن را به هم پیوند می‌دهد: بازبرنامه‌ریزی مبتنی بر عوامل رونویسی و ساعت‌های اپی‌ژنتیک کمی. ترکیب این دو، خوانشی پویا از نحوه تعامل هویت و سن در جریان تبدیل سلولی ارائه می‌دهد. همچنین یک مزیت عملی بازبرنامه‌ریزی مستقیم را برجسته می‌کند: مراحل کمتر، روند زمانی شفاف‌تر و توانایی مشاهده جوان‌سازی در همان لحظه‌ای که در حال رخ دادن است.

این مطالعه که در مجله «سلول پیری» منتشر شده، در ادعاهای خود محتاط است. نویسندگان این روش را نه یک راه‌حل درمانی، بلکه یک پلتفرم پژوهشی معرفی می‌کنند. برای مشخص شدن اینکه کدام جنبه‌های بازتنظیم اپی‌ژنتیک برای عملکرد سلول اهمیت دارند و کدام‌یک صرفا تغییرات ظاهری در برچسب‌های مولکولی هستند، به پژوهش‌های بیشتری نیاز است.

فعلا این نتیجه، نمایشی روشن از این واقعیت است که سن سلولی انعطاف‌پذیر و قابل اندازه‌گیری است. این دستاورد اهرم تازه‌ای در اختیار دانشمندان می‌گذارد تا زیست‌شناسی پیری و تخریب عصبی را بررسی کنند و پرسش‌های قدیمی را از زاویه‌ای تازه ببینند: چه چیزی باعث می‌شود یک سلول پیر به نظر برسد، و در آزمایشگاه تا چه اندازه می‌توانیم ساعت را به عقب برگردانیم؟