مکانیسم کلیدی سلول های بنیادی

به گزارش واحد ژنتیک پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، سلول های بنیادی می توانند برای جایگزینی سلول های مرده و آسیب دیده تمایز پیدا کنند. اما سلول های بنیادی چگونه تصمیم می گیرند که در یک موقعیت خاص به کدام نوع سلول تبدیل شوند؟ با استفاده از ارگانوئیدهای روده ای، گروه Bon-Kyoung Koo در IMBA و موسسه علوم پایه، ژن جدیدی به نام Daam1 را شناسایی کردند که نقش اساسی را ایفا می کند و رشد سلول های ترشحی در روده را روشن می کند. بدن ما، از برخی جهات، مانند اتومبیل است. برای ادامه عملکرد، باید مرتباً بررسی و تعمیر شود. در مورد بدن ما، هر سلولی که آسیب دیده یا مرده است، باید جایگزین شود تا اندام ها کار کنند. این جایگزینی به لطف سلول های بنیادی بالغ ساکن بافت رخ می دهد. برخلاف سلول های بنیادی جنینی که می توانند هر نوع سلولی را در بدن تشکیل دهند، سلول های بنیادی بالغ فقط انواع سلول هایی را تشکیل می دهند که در بافتی که به آن تعلق دارند، یافت می شوند. اما سلول های بنیادی خاص بافت چگونه می دانند که کدام نوع سلول را ایجاد کنند؟

در روده ها، سلول ها در معرض شرایط شدید قرار می گیرند. ساییدگی مکانیکی و همچنین آنزیم های گوارشی و مقادیر مختلف pH همگی بر سلول های روده تأثیر می گذارند. به نوبه خود، سلول های بنیادی در مخاط روده تمایز پیدا می کنند تا سلول های جدید روده را تشکیل دهند. سلول های آسیب دیده باید جایگزین شوند، اما این یک تعادل ظریف بین تجدید سلول های بنیادی و تمایز به انواع سلول های دیگر است. تکثیر سلول های بنیادی کنترل نشده ممکن است منجر به تشکیل تومور شود؛ از سوی دیگر، اگر سلول های بنیادی بیش از حد تمایز پیدا کنند، بافت تمایز پیدا می کند. از سلول های بنیادی تهی می شود و در نهایت قادر به تجدید خود نیست. این تعادل با ظرافت توسط مسیرهای سیگنالینگ و حلقه های بازخورد تنظیم می شود که به سلول ها اجازه می دهد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. یکی از مسیرهای مهم Wnt نام دارد. مسیر Wnt به دلیل نقشش در رشد جنینی شناخته شده است و اگر مسیر Wnt بیش از حد فعال باقی بماند، می تواند منجر به تقسیم بیش از حد سلولی و تشکیل تومورها شود.

محققان دریافتند که Daam1 برای فعال بودن Rnf43 لازم است، بنابراین برای اینکه Rnf43 اصلاً سیگنال دهی Wnt را تنظیم کند. تحقیقات بیشتر در سلول ها نشان داد Rnf43 به Daam1 نیاز دارد تا گیرنده Wnt Frizzled را به داخل وزیکول هایی به نام اندوزوم منتقل کند. لیزوزوم ها در جایی که تجزیه می شوند، سیگنال های Wnt را کاهش می دهند. همچنین متوجه شدند که وقتی Rnf43 یا Daam1 را حذف می کنیم، ارگانوئیدها به ساختارهای تومور مانند تبدیل می شوند. این ارگانوئیدهای تومور مانند به رشد خود ادامه می دهند، حتی اگر فاکتورهای رشدی را که معمولاً به آنها وابسته هستند حذف کنیم، مانند R-spondin.

زمانی که Rnf43 وجود نداشت، همانطور که انتظار می رفت، روده ها تومور رشد می کردند. اما وقتی Daam1 وجود نداشت، هیچ توموری رشد نمی کرد. چگونه از دست دادن عواملی در یک مسیر، که در ارگانوئیدها رفتار مشابهی دارند، می تواند منجر شود. به چنین نتایج متفاوتی؟ با نگاهی دقیق به روده ها محققان متوجه شدند که روده های فاقد Rnf43 مملو از نوع خاصی از سلول های ترشحی، سلول های Paneth هستند. از سوی دیگر، روده های فاقد Daam1، فاقد سلول های Paneth اضافی بودند. سلول های پانت فاکتورهای رشدی مانند Wnt ترشح می کنند که تقسیم سلولی را تحریک می کند.Daam1 برای تشکیل کارآمد سلول های Paneth مورد نیاز است. وقتی Daam1 فعال است، سلول های بنیادی برای تشکیل سلول های Paneth تمایز می یابند. وقتی Daam1 فعال نباشد، سلول های بنیادی به نوع سلول دیگری تمایز می یابند. این پیوند بین نتایج مولکولی و سلول های پانت، تفاوت گیج کننده بین روده ها و ارگانوئیدها را توضیح می دهد.