راز تکثیر سلولی فاش شد؛ دانشمندان از مکانیسم شگفت‌ انگیز جدیدی پرده برداشتند

به گزارش بخش اخبار پزشکی زوم تک ,برای دهه‌ ها، نحوه تقسیم سلول‌ های موجودات زنده به عنوان یکی از اصول اساسی زیست‌ شناسی شناخته شده بود. اما اکنون، یافته‌ های پژوهشگران، دریچه‌ای نو به این فرآیند بنیادین گشوده است. دانشمندان کشف کرده‌اند که سلول‌ های ما قادرند به روشی کاملاً غیرمنتظره و متفاوت از مدل‌ های قبلی تقسیم شوند. این کشف شگفت‌ انگیز، نه تنها درک ما از حیات را متحول می‌کند، بلکه می‌تواند پیامدهای عمیقی در زمینه‌ های مختلف از جمله درمان سرطان و مهندسی بافت داشته باشد. این مکانیسم جدید تقسیم سلولی، پرده از پیچیدگی‌ های ناشناخته حیات برداشته و مسیری تازه برای تحقیقات آتی هموار می‌سازد.

راز جدید تقسیم سلولی: چگونه شکل سلول ها سرنوشت بافت ها و گسترش سرطان را تعیین می کند؟

امروز می خواهم درباره یک کشف علمی هیجان انگیز با شما صحبت کنم که درک ما را از یکی از اساسی ترین فرآیند های زیستی، یعنی تقسیم سلولی، متحول می کند. دانشمندان به تازگی نوعی متفاوت از تقسیم سلولی را در بدن انسان شناسایی کرده اند که می تواند پیامد های بزرگی برای درمان سرطان و پیشرفت در زمینه مهندسی بافت داشته باشد. بیایید با هم به دنیای شگفت انگیز سلول ها سفر کنیم و ببینیم این کشف جدید چه راز هایی را برملا می کند.

نگاهی به باور های پیشین: تقسیم سلولی متقارن

تا همین اواخر، تصور غالب در میان زیست شناسان این بود که اکثر سلول های بدن ما، پیش از آنکه تقسیم شوند، یک مرحله آماده سازی مهم را طی می کنند: آن ها شکل خود را تغییر داده و کاملا گرد می شوند. این گرد شدن به نظر منطقی می آمد؛ چرا که تصور می شد این کار به سلول مادر کمک می کند تا محتویات درونی خود، از جمله مواد ژنتیکی و اندامک ها، را به طور کاملا مساوی بین دو سلول جدید که “سلول های دختری” نامیده می شوند، تقسیم کند. نتیجه این فرآیند، که تقسیم متقارن نام دارد، ایجاد دو سلول کاملا یکسان از نظر نوع و عملکرد بود. این روش تقسیم، اساس رشد و ترمیم بسیاری از بافت های بدن ما است.

استثنای مهم: سلول های بنیادی و تقسیم نامتقارن

البته، همیشه یک استثنا برای این قاعده کلی وجود داشت: سلول های بنیادی. این سلول های شگفت انگیز و همه کاره، توانایی منحصر به فردی در تقسیم شدن به شیوه ای متفاوت دارند که به آن “تقسیم نامتقارن” یا نابرابر گفته می شود. در این نوع تقسیم، سلول بنیادی مادر به جای تولید دو سلول یکسان، دو سلول با سرنوشت های متفاوت ایجاد می کند: یکی معمولا یک سلول بنیادی دیگر (برای حفظ ذخیره سلول های بنیادی) و دیگری سلولی که شروع به تمایز یافتن به یک نوع سلول تخصصی تر (مانند سلول عصبی، سلول ماهیچه ای یا سلول پوستی) می کند. این توانایی تقسیم نامتقارن، کلید رشد و نمو جنینی و همچنین ترمیم بافت ها در طول زندگی است.

کشف شگفت انگیز: تقسیم نامتقارن در سلول های غیر بنیادی

اما حالا، به لطف تحقیقات دقیق تیمی از دانشمندان به سرپرستی شین هربرت از دانشگاه منچستر در بریتانیا، ما با یک واقعیت جدید و غیر منتظره روبرو شده ایم. این محققان هنگام مطالعه رشد رگ های خونی در جنین های ماهی گورخری (که مدل آزمایشگاهی محبوبی در زیست شناسی است)، متوجه پدیده ای عجیب شدند. آن ها مشاهده کردند که سلول های خاصی به نام سلول های اندوتلیال (سلول هایی که لایه داخلی رگ های خونی را تشکیل می دهند)، در حالی که در حال حرکت و مهاجرت برای ساختن شاخه های جدید رگ های خونی بودند، به طور نامتقارن تقسیم می شدند!

نکته جالب تر این بود که این سلول های اندوتلیال، که جزو سلول های بنیادی محسوب نمی شوند، برای انجام این تقسیم نامتقارن، اصلا گرد نمی شدند! آن ها شکل کشیده خود را در حین حرکت حفظ می کردند و همزمان تقسیم شده و دو نوع سلول متفاوت را به وجود می آوردند. این مشاهده، باور های قبلی در مورد لزوم گرد شدن سلول ها برای تقسیم را به چالش کشید.

نقش کلیدی شکل سلول: اطلاعاتی فراتر از ژن ها

این کشف باعث شد تیم تحقیقاتی این سوال را مطرح کند: آیا شکل فیزیکی سلول، نقشی در تعیین نوع تقسیم آن دارد؟ برای یافتن پاسخ، آن ها آزمایش هایی را روی سلول های اندوتلیال انسانی در محیط آزمایشگاه انجام دادند. آن ها با استفاده از تکنیک های خاص، شکل این سلول ها را پیش از تقسیم، دستکاری کردند.

نتایج شگفت انگیز بود! مشخص شد که شکل سلول ها قبل از شروع تقسیم، یک پیش بینی کننده قوی برای نوع تقسیم آن ها است. سلول هایی که مجبور شده بودند شکل کشیده تر و باریک تری به خود بگیرند، با احتمال بسیار بیشتری تقسیم نامتقارن انجام می دادند. در مقابل، سلول هایی که شکل گرد تر یا منظم تری داشتند، تمایل به تقسیم متقارن داشتند.

این یافته نشان می دهد که سلول ها می توانند بر اساس شکل فیزیکی ای که در محیط اطرافشان و در کنار سلول های دیگر به خود می گیرند، نوع تقسیم خود را تنظیم کنند. به عبارت دیگر، شکل سلول حاوی اطلاعاتی است که می تواند سرنوشت سلول های حاصل از تقسیم را هدایت کند!

حافظه شکلی: حفظ اطلاعات ساختاری در حین تقسیم

شین هربرت توضیح می دهد که این مکانیسم مبتنی بر شکل، یک مزیت بزرگ دارد. وقتی سلول ها برای تقسیم گرد نمی شوند، اطلاعات مهمی را که در شکل و ساختار فیزیکی شان “رمزگذاری” شده است، از دست نمی دهند. این اطلاعات می تواند مربوط به موقعیت سلول در بافت، جهت حرکت آن، یا ارتباطش با سلول های مجاور باشد. هربرت این پدیده را نوعی “حافظه شکلی” می نامد که می تواند از سلول مادر به سلول های دختری منتقل شود.

علاوه بر این، عدم نیاز به گرد شدن به سلول ها اجازه می دهد تا فعالیت های حیاتی خود را در حین تقسیم متوقف نکنند. آن ها می توانند همزمان مهاجرت کنند، موقعیت خود را در بافت تغییر دهند، تقسیم شوند و انواع مختلفی از سلول ها را برای پاسخگویی به نیاز های فوری بافت در حال رشد تولید کنند. تصور کنید یک بافت در حال گسترش به سرعت نیاز به شبکه جدیدی از رگ های خونی یا رشته های عصبی دارد؛ این نوع تقسیم پویا به سلول ها اجازه می دهد تا به سرعت و با کارایی بالا به این نیاز ها پاسخ دهند.

کاربرد های بالقوه: از مهندسی بافت تا درک سرطان

این کشف جدید فقط یک موضوع جالب علمی نیست، بلکه می تواند کاربرد های عملی مهمی نیز داشته باشد. یکی از زمینه های امیدوار کننده، مهندسی بافت است. یکی از بزرگ ترین چالش ها در ساخت بافت های مصنوعی در آزمایشگاه (مانند پوست، غضروف یا حتی اندام های پیچیده تر)، ایجاد یک شبکه خون رسانی کارآمد در درون آن هاست. بدون رگ های خونی، سلول های درون بافت نمی توانند مواد مغذی و اکسیژن دریافت کنند و زنده بمانند.

هالی لاوگروو، یکی دیگر از اعضای تیم تحقیق از دانشگاه منچستر، می گوید: “یافته های ما نشان می دهد که فراهم کردن یک محیط فیزیکی بسیار دقیق و کنترل شده برای سلول ها ضروری است تا بتوانند شکل و رفتار مناسب برای تولید رگ های خونی سالم و عملکردی را کسب کنند.” او می افزاید که دستکاری هدفمند شکل سلول ها در محیط آزمایشگاه می تواند به عنوان یک ابزار جدید و قدرتمند برای هدایت آن ها به سمت تولید انواع خاصی از سلول ها، از جمله سلول های سازنده رگ های خونی، استفاده شود.

از سوی دیگر، این یافته ها می تواند به درک بهتر ما از نحوه گسترش سرطان نیز کمک کند. سرطان اغلب از طریق تشکیل خوشه هایی از سلول های سرطانی که از تومور اصلی جدا شده و در بدن مهاجرت می کنند (فرآیندی به نام متاستاز)، گسترش می یابد. این سلول های مهاجر نیز باید در حین حرکت تقسیم شوند. درک اینکه چگونه شکل این سلول های مهاجر می تواند بر نحوه تقسیم آن ها (متقارن یا نامتقارن) تاثیر بگذارد، می تواند دیدگاه های جدیدی در مورد چگونگی رشد تومور ها و تشکیل متاستاز ها ارائه دهد و شاید به یافتن راه های جدیدی برای جلوگیری از گسترش سرطان منجر شود.

نگاهی به آینده: هوشمندی سلول ها

باز باوم، از آزمایشگاه زیست شناسی مولکولی MRC در کمبریج، این کشف را “نمونه ای قابل توجه” از چگونگی تکامل ساز و کار های زیستی در موجودات زنده می داند. او معتقد است که سلول ها روش های هوشمندانه ای برای تنظیم فرآیند های بنیادی مانند تقسیم سلولی پیدا کرده اند تا بتوانند وظایف پیچیده ای مانند شکل دهی به بافت های در حال رشد را به طور همزمان و کارآمد انجام دهند. حفظ اطلاعات حیاتی مربوط به شکل و موقعیت، همزمان با افزایش تعداد سلول ها از طریق تقسیم، یک استراتژی تکاملی بسیار هوشمندانه است.

این مطالعه که نتایج آن در مجله معتبر Science منتشر شده است، در های جدیدی را به روی درک ما از زیست شناسی سلولی باز می کند و نشان می دهد که هنوز راز های زیادی در دنیای میکروسکوپی سلول ها نهفته است. بدون شک، تحقیقات آینده در این زمینه، به روشن شدن بیشتر این مکانیسم شگفت انگیز و کشف کاربرد های بالقوه آن در پزشکی و بیوتکنولوژی کمک خواهد کرد.