شرکای پروتئینی برای رشد استخوان جنین

به گزارش واحد ژنتیک پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، یک جفت پروتئین، YAP و TAZ، به عنوان رسانای رشد استخوان در رحم شناخته شده اند و می توانند بینشی در مورد بیماری های ژنتیکی مانند osteogenesis imperfecta، که معمولا به عنوان بیماری استخوان شکننده شناخته می شود، ارائه دهند. این تحقیقات کوچک مبتنی بر حیوانات، توسط اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی ارتوپدی مک کی دانشکده پزشکی پرلمن در دانشگاه پنسیلوانیا انجام شده است، درک درستی را به حوزه مکانیک زیست شناسی می افزاید، که به مطالعه چگونگی تأثیر نیروهای مکانیکی بر زیست شناسی می پردازد. علیرغم بیش از یک قرن مطالعه بر روی مکانیک زیست شناسی رشد استخوان، اساس سلولی و مولکولی تا حد زیادی یک راز باقی مانده است. در اینجا، محققان جمعیت جدیدی از سلول ها را شناسایی کردند که برای تبدیل الگوی غضروف اولیه بدن به استخوان، با هدایت پروتئین های تنظیم کننده ژن، YAP و TAZ، کلیدی هستند.

همچنین محققان با ترکیب ژن های بیان شده توسط سلول های فردی در اندام های در حال رشد موش، از طریق اتوالی یابی تک سلولی، سلول هایی به نام پیش سازهای استئوبلاست مرتبط با عروق (VOPs) را یافتند که به غضروف اولیه در کنار عروق خونی حمله می کنند. از آنجایی که استئوبلاست ها سلول های مورد نیاز برای تشکیل (و تثبیت) استخوان ها هستند، این سلول ها اساساً پدربزرگ و مادربزرگ استخوان ها هستند و استئوبلاست ها والدین استخوان ها هستند و مهمتر از همه، یک جفت پروتئین به نام YAP و TAZ به حرکت طبیعی بدن حساس هستند که کار قبلی تیم نشان داده است برای رشد و بازسازی اولیه استخوان بسیار مهم است. به عنوان راهنما برای VOP ها عمل می کنند و سیگنال هایی را به آنها منتقل می کنند. محققان دریافتند که YAP و TAZ به ادغام رگ های خونی در غضروف کمک می کنند، یک جنبه حیاتی از رشد استخوان. آنها توانستند این نقش را با حذف ژنتیکی YAP و TAZ از مدل های سلولی انسانی نشان دهند، که به نظر می رسید رگ زایی را متوقف می کند، فرآیندی که طی آن عروق خونی جدید تشکیل می شود. سپس، محققان آن مدل های سلولی انسانی را با انواع خاصی از پروتئین به نام CXCL12 درمان کردند که YAP و TAZ را بازسازی کرد و رگ زایی طبیعی را از سر گرفت.

مطالعه رشد استخوان زادگاه مکانوبیولوژی است. به عنوان مثال، قانون تغییر شکل استخوان ولف می گوید که استخوان ترابکولار اسفنجی بسته به تنش هایی که روی آن وارد می شود، به روشی سازگار می شود. با اطلاعاتی که محققان پن از مطالعه خود در مورد رشد استخوان و مکانیک شناسی به دست آوردند، آنها معتقدند که اکنون می توانند بخشی از دانش و درمان بیماری های اسکلتی عضلانی ژنتیکی و مادرزادی را ارائه کنند. این شامل بیماری استخوان شکننده است که در آن بدن کلاژن را به درستی نمی سازد و باعث استخوان هایی می شود که به راحتی می شکنند یا آرتروگریپوز وضعیتی که در آن مفاصل به دلیل محدودیت حرکت جنین به طور نامناسب رشد می کنند. محققان اکنون در حال کار بر روی استفاده از این یافته ها برای هدف قرار دادن این سلول ها و مسیرها، چه از طریق روش های مستقیم مکانیکی یا دارویی، برای بازگرداندن عملکرد سلولی و رشد مناسب استخوان در رحم هستند و به طور بالقوه از این نوع شرایط جلوگیری می کنند.