۶۰ سال جوان‌سازی در ۵۰ روز؛ دانشمندان ساعت پیری سلول‌های خون را عقب کشیدند

پیری شاید بهایی باشد که برای تجربه زندگی می‌پردازیم؛ اما آیا می‌توان این روند را در سلول‌ها معکوس کرد؟ پژوهشگران دانشگاه بن و بیمارستان دانشگاهی بن در آلمان، روشی را آزمایش کرده‌اند که سلول‌های پیش‌ساز گلبول قرمز را مستقیم به سلول‌های بنیادی عصبی تبدیل می‌کند. این سلول‌ها نه‌تنها نشانه‌های پیری را از دست دادند، بلکه در هفته‌های بعد نیز به جوان‌تر شدن ادامه دادند.

به‌گزارش ساینس‌آلرت، پژوهشگران سلول‌های اهدایی ۱۵ نفر را بررسی کردند که سن آن‌ها از نوزاد تا ۱۰۱ سال متغیر بود. آن‌ها سلول‌های پیش‌ساز اریتروئیدی (EPCs) را انتخاب کردند که در مسیر تبدیل‌شدن به گلبول‌های قرمز قرار دارند. سپس این سلول‌ها را به سلول‌های بنیادی عصبی القایی (iNSCs) تبدیل کردند که توانایی تولید انواعی از سلول‌های عصبی را دارند.

تبدیل مستقیم سلول‌ها با روشی انجام شد که در آن، سلول بدون عبور از مرحله سلول بنیادی پرتوان به نوع دیگری از سلول تبدیل می‌شود. در روش رایج دیگر، ابتدا سلول تخصص‌یافته را به حالت بنیادی پرتوان بازمی‌گردانند و سپس آن را به نوع سلولی دلخواه تبدیل می‌کنند. سلول‌های بنیادی پرتوان توانایی تبدیل‌شدن به انواع مختلف سلول‌های بدن را دارند.

الیور بروستله، مدیر مؤسسه عصب‌زیست‌شناسی بازساختی در بیمارستان دانشگاهی بن، درباره روش پژوهش می‌گوید: «با استفاده از این روش، پیش‌سازهای گلبول قرمز را مستقیماً به سلول‌های بنیادی عصبی تبدیل کردیم.»

تا روز دوازدهم پس از ورود ویروس به سلول‌ها، نشانه‌های تغییر هویت آن‌ها آشکار شد: سلول‌ها بیان پروتئین‌های مرتبط با خون را کنار گذاشتند و به‌جای آن، پروتئین‌های مرتبط با سلول‌های عصبی را بیان کردند.

اما تغییر هویت سلول‌ها فقط بخشی از ماجرا بود. پژوهشگران می‌خواستند بدانند آیا این تبدیل مستقیم می‌تواند سن اپی‌ژنتیکی سلول‌ها را نیز کاهش دهد یا نه. سن اپی‌ژنتیکی بر اساس تغییرات انباشته‌شده در DNA و الگوهای تنظیم فعالیت ژن‌ها برآورد می‌شود و می‌تواند نشانه‌هایی از فرایند پیری سلول ارائه دهد.

در سلول‌های پیش‌ساز گلبول قرمز، سن اپی‌ژنتیکی با سن تقویمی اهداکنندگان ارتباط نزدیکی داشت. در مقابل، سلول‌های بنیادی پرتوان معمولاً با بازگشت به حالتی شبیه مرحله جنینی، بسیاری از نشانه‌های پیری را از دست می‌دهند. بنابراین، پرسش اصلی این بود که آیا تبدیل مستقیم نیز می‌تواند چنین اثری داشته باشد.

نتایج نشان داد که این روش نیز سلول‌ها را جوان‌تر می‌کند، هرچند فرایند بیش از دو برابر بیشتر از مسیر تبدیل به سلول بنیادی پرتوان زمان برد. نکته جالب‌تر اینکه جوان‌سازی با پایان تبدیل سلولی متوقف نشد.

سلول‌های بنیادی عصبی در طول ۵۰ تا ۱۰۰ روز بعد، به‌تدریج نشانه‌های بیشتری از جوان‌تر شدن نشان دادند. در نهایت، سن اپی‌ژنتیکی آن‌ها به حدود ۵ درصد سن اهداکننده رسید. بیشتر ویژگی‌های مرتبط با سن اپی‌ژنتیکی نیز تا حدود روز پنجاهم فرایند تبدیل، به حالت جوان‌تری بازگشته بودند. به گفته‌ی پژوهشگران، این تغییر در برخی موارد معادل ۶۰ سال جوان‌تر شدن در طول ۵۰ روز بود.

البته کاهش سن اپی‌ژنتیکی به‌تنهایی ثابت نمی‌کند که سلول‌ها واقعاً عملکرد جوان‌تری پیدا کرده‌اند. برای بررسی این موضوع، تیم پژوهشی شاخص‌های دیگری، از جمله الگوی بیان پروتئین‌ها و توانایی سلول‌ها در بازیافت اجزای خود را نیز ارزیابی کرد. نتایج نشان داد که سلول‌های جوان‌سازی‌شده آسیب DNA و سمیت مرتبط با میتوکندری کمتری داشتند؛ مزایایی که با آنچه در سلول‌های بنیادی پرتوان مشاهده می‌شود، قابل‌مقایسه بود.

سلول‌ها حتی در شرایطی که تکثیر آن‌ها مهار شده بود، به جوان‌تر شدن ادامه دادند. این مشاهده نشان می‌دهد که فرایند جوان‌سازی لزوماً به تقسیم و افزایش تعداد سلول‌ها وابسته نیست.

بااین‌حال، پژوهش محدودیت‌هایی دارد. احتمال سوگیری‌های ریاضی در مدل‌های محاسبه سن سلولی، نبود سلول‌های بنیادی عصبی با پیری طبیعی برای مقایسه و تفاوت احتمالی رفتار سلول‌ها در محیط آزمایشگاه و بدن زنده، از جمله این محدودیت‌ها هستند.

با وجود این ملاحظات، پژوهش‌های پیشین دانشمندان بن نشان داده‌اند که سلول‌های مهندسی‌شده پس از پیوند به مغز موش‌ها می‌توانند با سلول‌های عصبی موجود ارتباط برقرار کنند. این یافته‌ها احتمال استفاده از چنین روش‌هایی را در آینده برای مهندسی سلول‌های مغزی افراد مبتلا به بیماری‌های تخریب‌کننده دستگاه عصبی مطرح می‌کنند؛ هرچند کاربرد درمانی این روش هنوز به بررسی‌های بیشتری نیاز دارد.

بروستله معتقد است ادامه‌دار بودن جوان‌سازی، این روش را به مدلی مناسب برای مطالعه پیری تبدیل می‌کند. او می‌گوید: «از آنجایی که ساعت‌های اپی‌ژنتیکی در طول چند هفته به‌آرامی بازنشانی می‌شوند، می‌توانیم از این مدل برای بررسی عواملی استفاده کنیم که فرایند جوان‌سازی را تسریع یا کند می‌کنند.»

نتایج پژوهش در نشریه‌ی Aging Cell منتشر شده است.