پزشکان گیل

ترجمه: دکتر رقیه حج‌فروش

سلول‌های بالغ می‌توانند برای چندمنظوره شدن از نو برنامه‌ریزی شوند

راستش برای خود من سوال بود چطور می‌شود در فرآیند همانندسازی از سلولی مثل پوست (که قاعدتاً باید برای کار ویژه‌ی خود تخصص یافته باشد) به‌عنوان یک سلول جنینی همه‌کاره‌ استفاده کرد. تو نگو جان گوردون ۵۰ سال پیش درگیر این پرسش بود. باز جای شکرش باقی است بیچاره آن‌قدر زنده ماند تا به‌اتفاق شینیا یاماناکا که ۴۰ سال بعد از کشف نظری ‌او استفاده‌ی عملی کرد و جهان علم را به‌اصطلاح «ترکاند»، جایزه‌ی نوبل بگیرد. حالا در این سن و سال این جایزه به چه دردش می‌خورد، بماند… . (م. ج)

جایزه‌ی نوبل امسال در فیزیولوژی و پزشکی به دو دانشمندی اهدا شد که کشف کردند سلول‌های تمایز یافته و بالغ می‌توانند از نو برنامه‌ریزی (Reprogrammed) شوند تا مجدداً به سلول‌های نابالغی تبدیل گردند که توانایی تبدیل به همه‌ی بافت‌های بدن را داشته باشند. یافته‌های این دو دانشمند، انقلابی در فهم ما از این‌که چگونه سلول‌ها و موجودات تکامل پیدا می‌کنند، ایجاد کرد.
جان بی. گوردون در سال ۱۹۶۲ کشف کرد که روند تمایز یافتن سلول‌ها قابل برگشت است. او در یک آزمایش کلاسیک، در سلول تخم یک قورباغه هسته‌ی سلول نابالغ را با هسته‌ی سلول بالغ روده‌ای جایگزین کرد. این سلول تخم دست‌کاری شده به یک نوزاد‌ قورباغه‌ی طبیعی تبدیل شد. این بدان معنی بود که DNAی سلول بالغ هنوز تمامی اطلاعات مورد نیاز برای تکامل یافتن به همه‌ی سلول‌های یک قورباغه را داشت.

سر جان بی. گوردون
متولد ۱۹۳۳، دیپنهال، انگلستان
مدرک دکترای خود را در سال ۱۹۶۰ از دانشگاه آکسفورد دریافت کرد و فلوشیپ خود را در موسسه‌ی تکنولوژی کالیفرنیا گذراند. در سال ۱۹۷۲ به دانشگاه کمبریج انگلستان پیوست و به‌عنوان استاد بیولوژی سلولی و رییس کالج مگ‌دالن خدمت کرد. گوردون در حال حاضر در موسسه‌ی گوردون کمبریج مشغول به‌کار است.

شینیا یاماناکا بیش از ۴۰ سال بعد، در سال ۲۰۰۶، کشف کرد که چطور یک سلول سالم بالغ در موش می‌تواند برای تبدیل شدن به یک سلول بنیادی نابالغ از نو برنامه‌ریزی شود. او در کمال تعجب با تلقیح تنها چند ژن توانست سلول بالغ را برای تبدیل شدن به یک سلول بنیادی چندمنظوره، همانند سلول‌های نابالغی که قابلیت تبدیل شدن به تمام انواع سلول‌های بدن را دارند، از نو برنامه‌ریزی کند.

شینیا یاماناکا
متولد ۱۹۶۲، اوزاکا، ژاپن
مدرک پزشکی خود را در سال ۱۹۸۷ از دانشگاه کوبه گرفت و به‌عنوان جراح ارتوپدی آموزش ‌دید تا زمانی‌که تصمیم به تغییر رشته‌ به تحقیقات پایه گرفت. دکترای تخصصی خود را در سال ۱۹۹۳ در شهر اوزاکا گرفت و سپس در موسسه‌ی گلادستون سان‌فرانسیسکو و موسسه‌ی علوم و تکنولوژی نارا در ژاپن کار کرد. در حال حاضر استاد دانشگاه کیوتو است و نیز با موسسه‌ی گلادستون همکاری دارد.

این کشف‌های بنیادین دیدگاه ما را نسبت به تکامل و تمایز سلولی کاملاً تغییر داد. اکنون می‌دانیم یک سلول بالغ برای همیشه مجبور نیست تا به حالت تمایز یافته‌ی خود محدود باشد. متون مرجع از نو نوشته شد و حوزه‌های تحقیقاتی نوینی پدید آمد. با برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های انسانی، دانشمندان فرصت‌های تازه‌ای برای مطالعه درباره‌ی بیماری‌ها و کشف روش‌های تشخیصی و درمانی ایجاد کرده‌اند.

زندگی: سفری به‌سوی افزایش تمایزها
همه‌ی ما از یک سلول تخم بارور شده به‌وجود آمده‌ایم. در طول اولین روزهای پس از لانه‌گزینی، رویان حاوی سلول‌های نابالغی است که هر کدام از آن‌ها توانایی تبدیل و تکامل به همه‌ی انواع سلول‌هایی که بدن یک موجود بزرگسال را می‌سازند، دارند. چنین سلول‌هایی «سلول‌های بنیادی چندمنظوره» (Pluripotent stem cells) نامیده می‌شوند. با تکامل بیشتر رویان، این سلول‌ها به سلول‌های عصبی، عضلانی، کبدی و سایر انواع سلول‌ها تبدیل می‌شوند که هر کدام از آن‌ها تمایز یافته‌اند تا یک وظیفه‌ی اختصاصی را در بدن بالغ انجام دهند.
پیش از این تصور می‌شد که سفر از نابالغ بودن به‌سمت تمایزیافتگی سفری بدون بازگشت است؛ یعنی تغییرات سلولی در چنین مسیری به‌سمت بلوغ است و دیگر برگشت به مرحله‌ی پیش از بلوغ و چند منظوره‌بودن امکان‌پذیر نخواهد بود.

قورباغه‌ها در مسیر تکامل به عقب می‌پرند
جان بی. گوردون این عقیده‌ی جزمی را که سلول‌‌های تمایز یافته به‌طوری غیرقابل بازگشت مسیر خود را به‌سوی سرنوشت طی می‌کنند، به چالش کشید. بنا بر فرضیه‌ی او، ژنوم سلولی ممکن است هنوز همه‌ی اطلاعات مورد نیاز برای تبدیل شدن و تکامل به تمام انواع سلول‌های مختلف یک موجود زنده را در خود حفظ کرده باشد. در سال ۱۹۶۲ او این فرضیه را با جایگزین کردن هسته‌ی سلول تخم قورباغه با هسته‌ی یک سلول بالغ و تمایز یافته‌ی به‌دست آمده از روده‌ی یک نوزاد قورباغه آزمود. سلول تخم به یک نوزاد قورباغه‌ی کاملاً دارای کارکرد تبدیل شد و تکرارهای بعدی این آزمایش نیز به تولید قورباغه‌های بالغ انجامید. یعنی هسته‌ی سلول بالغ ظرفیت خود را برای تکامل یافتن به موجود زنده‌‌ی کاملاً دارای کارکرد از دست نداده بود.
کشف برجسته‌ی گور‌دون در آغاز با تردید روبه‌رو شد اما وقتی سایر دانشمندان آن را تایید کردند، مورد پذیرش قرار گرفت. این کشف آغازگر تحقیقات زیادی شد، تکنیک‌ها پیشرفت کرد و سرانجام به همانند‌سازی در پستانداران منجر شد. تحقیقات گوردون به ما آموخت هسته‌ی سلول بالغ و تمایز یافته می‌تواند به حالت نابالغ و چندمنظوره برگردد. اما آزمایش او مستلزم این بود که هسته‌ی سلول با پیپت برداشته و به سایر سلول‌ها منتقل شود. ولی آیا هرگز امکان‌پذیر خواهد بود که یک سلول دست نخورده به یک سلول بنیادی چندمنظوره برگردد؟

یک سفر دوسره‌ی رفت و برگشت: سلول‌های بالغ هم به حالت سلول بنیادی برمی‌گردند
شینیا یاماناکا در یک پیشرفت غیرمنتظره، بیش از ۴۰ سال پس از کشف گوردون، توانست به این پرسش پاسخ دهد. تحقیقات او در ارتباط با سلول‌های بنیادی رویانی بود؛ به‌عنوان مثال سلول‌های بنیادی چندمنظوره‌ای که از رویان جدا شده و در آزمایشگاه کشت ‌داده شده‌اند. این نوع سلول‌های بنیادی در ابتدا توسط مارتین اوانس (برنده‌ی جایزه‌ی نوبل ۲۰۰۷) از موش جدا شدند و یاماناکا تلاش کرد ژنی پیدا کند که این سلول‌‌ها را نابالغ ‌نگه دارد. وقتی چند تا از این ژن‌ها شناخته شد، یاماناکا شروع به آزمایش کرد که کدام‌یک از ژن‌ها می‌تواند یک سلول بالغ را از نو برنامه‌ریزی کند تا به سلول بنیادی چندمنظوره تبدیل شود.
یاماناکا و همکارانش این ژن‌ها را در ترکیبات مختلفی به‌داخل سلول‌های بالغ بافت همبند (فیبروبلاست‌ها) تلقیح و نتایج را زیر میکروسکوپ بررسی کردند. سرانجام آن‌ها یک ترکیب ژنی یافتند که کار می‌کرد و در کمال تعجب دستور کار بسیار ساده بود. با تلقیح همزمان ۴ ژن توانستند فیبروبلاست‌ها را از نو‌ برنامه‌ریزی کنند تا به سلول‌های بنیادی نابالغ تبدیل شوند.
سلول‌های بنیادی چندمنظوره‌ی القایی (iPS cells) ‌توانستند به انواع سلول‌های بالغ مثل فیبروبلاست‌ها، سلول‌های عصبی و سلول‌‌های روده‌ای تکامل یابند. این کشف که سلول‌های دست ‌نخورده‌ی بالغ می‌توانند برای تبدیل به سلول‌های بنیادی چندمنظوره دوباره ‌برنامه‌ریزی شوند، در سال ۲۰۰۶ انتشار یافت و بلافاصله به‌عنوان یک پیشرفت غیرمنتظره مطرح شد.

از کشفی شگفت‌انگیز تا کاربردهای پزشکی
کشف گوردون و یاماناکا نشان داد که سلول‌های تمایز یافته در شرایط ویژه می‌توانند ساعت رشد خود را به عقب برگردانند. اگرچه ژنوم آن‌ها طی دوران تکامل دچار تغییراتی شده است، اما این‌ تغییرات غیرقابل برگشت نیست. اکنون ما دید جدیدی نسبت به تکامل سلول‌ها و موجودات پیدا کرده‌ایم.
تحقیقات سال‌های اخیر نشان داده است که سلول‌های iPS می‌توانند به انواع دیگر سلول‌های بدن ارتقا یابند. این کشف همچنین ابزارهای جدیدی برای دانشمندان در سراسر دنیا ایجاد کرده و منجر به پیشرفت‌های قابل توجهی در حوزه‌های مختلف علم پزشکی شده است.
سلول‌های iPS همچنین می‌توانند از سلول‌های انسانی به‌دست آیند. به‌عنوان مثال، می‌توان سلول‌های پوست را از مبتلایان به بیماری‌‌های مختلف گرفت و از نو ‌برنامه‌ریزی کرد و در آزمایشگاه بررسی و تعیین کرد که چگونه با سلول افراد سالم متفاوت شده‌اند. چنین سلول‌هایی ابزارهایی بسیار گرانبها برای فهم مکانیسم بیماری‌ها و بنابراین فراهم ساختن فرصت‌های تازه برای توسعه و پیشرفت درمان‌های پزشکی هستند.

۸ اکتبر ۲۰۱۲
مجمع نوبل موسسه‌ی کارولینسکا امروز تصمیم گرفته است جایزه‌ی فیزیولوژی یا پزشکی نوبل در سال ۲۰۱۲ را تقدیم کند مشترکاً به:
سر جان بی. گوردون (Sir John B. Gurdon)
موسسه‌ی گوردون، کمبریج، انگلستان
و شینیا یاماناکا (Shinya Yamanaka)
دانشگاه کیوتو، کیوتو، ژاپن؛ موسسه‌ی گلادستون، سان‌فرانسیسکو، کلرادو، آمریکا
به‌پاس کشف این‌که سلول‌های بالغ می‌توانند از نو برنامه‌ریزی شوند تا به سلول‌های چندمنظوره بدل گردند.

Ref: nobelprize.org

دکتر رقیه حج‌فروش
نشانی: رشت، چهارراه گلسار، ساختمان پزشکان نصر، کلینیک سرپایی درمان و بازتوانی اعتیاد هدیه‌ی سلامت، تلفن: ۷۲۲۲۷۱۲

Email: dr.hajf@gmail.com