Nature: ساعتهای بخش را تنظیم می کند که رشد ستون فقرات انسان را تنظیم می کند

بیش از 20 سال پیش ، آزمایشگاه زیست شناس رشد و نمو ، الیویه پورکیه ، یک ساعت سلولی را در جنین مرغ کشف کرد ، جایی که هر "تیک" ساعت سلولی باعث ارتقاء به اصطلاح سومیتی می شود) ساختار تشکیل می شود ، و سومیت حاصل به یک مهره تبدیل می شود.

در سال های بعد ، پورکیه و دیگران از سلول های ماوس برای ساخت اولین مدل های این به اصطلاح ساعت تقسیم بندی در ظروف آزمایشگاهی استفاده کردند و آزمایش های دیگری را انجام دادند تا بیشتر این مکانیسم های ساعت های تقسیم شده در بسیاری از ارگانیسم ها را روشن کنند.

اگرچه این اقدامات تحقیقاتی درک بهتری از رشد طبیعی و غیر طبیعی ستون فقرات دارند ، اما تاکنون کسی نتوانسته است تأیید کند که آیا چنین ساعت تقسیم شده در انسان وجود دارد یا خیر.

در یک تحقیق جدید ، پورکیه و تیم تحقیقاتی وی گزارش دادند که پس از چند دهه کار سخت ، آنها از سلولهای بنیادی مشتق شده از بافت های بالغ در ظروف کشت آزمایشگاهی استفاده کردند تا دسته اول مدل چنین ساعتهایی را بسازند. این دستاورد نه تنها اولین مدرکی است که نشان می دهد یک ساعت تقسیم شده در بدن انسان تیک می زند ، بلکه اولین مدل های آزمایشگاهی را نیز برای دانشمندان فراهم می کند تا رشد اولیه ستون فقرات انسان را مطالعه کنند. نتایج تحقیق مربوطه در ژورنال Nature در 8 ژانویه سال 2020 به صورت آنلاین منتشر شد. عنوان مقاله "توصیف آزمایشگاهی ساعت تقسیم بندی انسان" بود.

پوروکی اظهار داشت: تقریباً چیزی در مورد رشد ساركومر بدن انسان نمی دانیم كه بین هفته سوم تا هفته چهارم پس از لقاح ایجاد می شود .در این زمان بیشتر خانم ها نمی دانند كه حامله هستند. یک سیستم قدرتمند برای مطالعه قوانین اساسی ساعتهای بخش باشید. "

مارگارته دیاز-کوادروس ، نویسنده اول مقاله و دانشجوی فارغ التحصیل گفت: "الگوی تجربی ابتکاری ما اکنون به ما امکان مقایسه موش ها و انسانها را در کنار هم می دهد. من هیجان زده هستم که منحصر به فرد بودن پیشرفت انسان را آشکار می کنم." آزمایشگاه پورکیه

این مدل های سلول های بنیادی دریچه درک شرایط رشد نخاعی ، مانند اسکولیوز مادرزادی و بیماری های مرتبط با بافت های ناشی از مزودرم پاراکسیال را باز می کنند. این بافت ها شامل عضله اسکلتی و چربی قهوه ای در سراسر بدن و همچنین استخوان ها ، پوست و دیواره های داخلی رگ های خونی در تنه و پشت است.

پورکیو امیدوار است که دانشمندان بتوانند از این مدلهای جدید سلولهای بنیادی برای تولید سلولهای بافتی متمایز برای تحقیق و عمل بالینی مانند سلولهای اسکلتی عضلانی برای دیستروفی عضلانی و چربیهای قهوه ای برای دیابت نوع 2 استفاده کنند.

اگرچه دانشمندان سلولهای بزرگسالی را در سلولهای بنیادی پرتوان القا شده (سلولهای iPS) القا کرده و سپس آنها را به تولید چندین بافت در مسیرهای توسعه خاص تحریک می کنند ، اما بافت اسکلتی عضلانی انجام این کار دشوار است. با این حال ، پورکیه و همکارانش سرانجام دریافتند که وقتی سلول های iPS به دست آمده در یک محیط رشد استاندارد غوطه ور شدند ، افزودن تنها دو ترکیب می تواند شکل گیری بافت اسکلتی عضلانی را تقویت کند.

پوروکی گفت: "ما می توانیم بافتی تولید کنیم که از مزودرم پاراکسیال با حدود 90٪ راندمان منشا گرفته باشد. این شروع بسیار خوبی است."

تیم پورکی همچنین از سلولهای بنیادی جنینی برای ساختن یک مدل مشابه استفاده کردند.

تیم پورکیه با تعجب متوجه شد كه در ظروف كشت سلول و ماوس و سلول های انسانی ، این ساعت شروع به تیك زدن می كند و این سلول ها دیگر نیازی به قرار گرفتن در داربست سه بعدی در نزدیكی بدن انسان ندارند.

پوروکی گفت: "این شگفت انگیز است که در یک مدل دو بعدی کار می کند. این یک مدل ایده آل است."

تیم پورکی دریافتند که این ساعت تقسیم شده هر 5 ساعت در سلولهای انسانی و هر 2.5 ساعت در سلولهای موش می کشد. آنها گفتند که این اختلاف در فرکانس با تفاوت در زمان بارداری ماوس و انسان سازگار است.

یکی از پروژه های بعدی پورکی ، بررسی میزان کنترل میزان متغیر این ساعت تقسیم شده است ، و آنچه بلندپروازانه تر است ، آن است که زمان رشد جنینی را در گونه های مختلف تنظیم می کند. وی گفت: "موضوعات بسیار جالب بسیاری وجود دارد که باید به آنها توجه شود."