دارو‌هایی که موجب تغییر شکل استخوان‌ جمجمه و صورت جنین می‌شود

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، دانشمندان ژاپنی دریافته‌اند مصرف کافئین و برخی دارو‌های رایج می‌تواند موجب تغییر شکل استخوان‌های جمجمه و صورت در جنین شود.

این لارو گورخرماهی از نظر ژنتیکی اصلاح شده است به طوری که سلول‌های استخوان ساز در صورت، رنگ سبز فلورسانت ساطع می‌کنند. معمولا، آن‌ها بی رنگ و شفافند، بنابراین در این مرحله تقریبا نامرئی هستند. این ماهی وقتی جنین است، سر و دمش تنها پس از ۱۶ ساعت شروع به شکل گیری می‌کند. در بزرگسالی، طول آن‌ها فقط دو تا پنج سانتی متر است.

تأثیر مواد بر روی جنین گورخرماهی نشان می‌دهد که چگونه رشد قبل از تولد ویژگی‌های صورت انسان نیز ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد.

برخی از مواد موجود در داروها، اقلام خانگی و محیط زیست بر رشد کودک در دوران بارداری تأثیر می‌گذارند.

محققان اثرات پنج دارو (از جمله کافئین و وارفارین) را بر روی رشد جنین گورخرماهی آزمایش کردند. آن‌ها دریافتند که هر پنج مورد اثر یکسانی دارند و مهاجرت سلول‌های استخوان‌ساز را مختل می‌کنند که منجر به شروع ناهنجاری‌های صورت می‌شود.

از آنجایی که جنین‌های گورخرماهی به سرعت رشد می‌کنند، شفاف هستند و در خارج از بدن والدین رشد می‌کنند، مورد ایده آلی برای مطالعه رشد اولیه هستند.

یک سیستم مبتنی بر گورخرماهی می‌تواند برای غربالگری آسان مواد بالقوه مضر، کاهش آزمایش حیوانی بر روی پستانداران و حمایت از والدین آینده در هنگام انتخاب برای خود و نوزادشان استفاده شود.

تصاویر فلورسنت از جنین گورخرماهی زنده

این تصاویر فلورسنت از جنین‌های زنده گورخرماهی حرکت، تجمع و رشد سلول‌های غضروف ساز را در ۴۸، ۷۲ و ۹۶ ساعت پس از لقاح نشان می‌دهد.

چه از بدو تولد و چه از طریق رویداد‌هایی که در زندگی اتفاق می‌افتد، بسیاری از افراد در ظاهر چهره خود تفاوت‌هایی دارند.

در سراسر جهان، بیش از یک سوم از تمام ناهنجاری‌های مادرزادی مربوط به رشد سر یا استخوان‌های صورت کودک (ویژگی‌های جمجمه-صورت) است؛ یک مثال معمول داشتن شکاف لب یا کام است.

علت دقیق تفاوت‌های استخوانی جمجمه - صورت به طور کامل شناخته نشده است، اما محققان در حال حاضر فکر می‌کنند که ممکن است عوامل متعددی دخیل باشند. این عوامل شامل ژنتیک، محیطی که والدین در دوران بارداری در آن بوده، رژیم غذایی آنها، برخی بیماری‌ها و برخی دارو‌ها یا مواد شیمیایی است.

تراتوژن‌ها موادی هستند که باعث اختلال در رشد جنین یا رویان می‌شوند. به عنوان مثال، به افراد باردار توصیه می‌شود از الکل و نیکوتین خودداری کنند. برای آزمایش و غربالگری تراتوژن‌های بالقوه معمولاً از حیواناتی مانند جوندگان و خرگوش‌ها استفاده می‌شود. با این حال، محققان به دنبال روش‌های جایگزینی هستند که سریع‌تر و ارزان‌تر باشند و نیاز به آزمایش روی پستانداران را کاهش دهند.

عکس ناهنجاری‌های جمجمه و صورت در گورخرماهی

این تصاویر رشد غضروف جمجمه‌ای صورت گورخرماهی (از طریق رنگ‌آمیزی فلورسنت) را ۹۶ ساعت پس از لقاح نشان می‌دهد و رشد معمولی (در سمت چپ) را با اثر پنج داروی آزمایش شده مقایسه می‌کند.

این همان جایی است که گورخرماهی وارد می‌شود. این ماهی‌های کوچک ۲ تا ۵ سانتی‌متری آب شیرین خیلی سریع رشد می‌کنند و طی یک روز، به اندازه جنین انسان در یک ماه، رشد می‌کنند.

«تورو کاوانیشی» «Toru Kawanishi»، استادیار دپارتمان علوم زیستی دانشگاه توکیو گفت: جنین‌های گورخرماهی شفاف هستند و خارج از مادر رشد می‌کنند، بنابراین می‌توانیم رفتار سلول‌های زنده را در حین رشد کنترل کنیم.

در ۱۰ سال گذشته، چندین پروژه تحقیقاتی نشان داده‌اند که گورخرماهی می‌تواند به طور مؤثر برای بررسی تراتوژن‌ها استفاده شود. با این حال، سازوکار‌های دقیقی که توسط آن تراتوژن‌ها باعث اختلال یا تغییر در رشد جنینی معمولی می‌شوند هنوز در حال بررسی است.

این دانش‌پژوهان بر روی یک نشانگر ژنتیکی خاص برای گروهی از سلول‌های دخیل در رشد جمجمه صورت در پستانداران و ماهی‌ها تمرکز کردند.

در انسان، این‌ها به قسمت‌هایی از بینی و فک تبدیل می‌شوند. آن‌ها ژنوم جنین گورخرماهی را دستکاری و سلول‌های استخوان‌ساز را به صورت فلورسنت به رنگ سبز نمایان کردند. سپس به آن‌ها مواد شیمیایی که باعث نقص‌های صورت در نوزادان انسان می‌شوند، زدند و مسیر سلول‌های استخوان‌ساز را در طول مراحل جنینی دنبال کردیم.

این محققان ژاپنی پنج ماده شیمیایی را از جمله والپروئیک اسید (داروی درمان اختلالات عصبی و روانپزشکی)، وارفارین (ضد انعقاد)، اسید سالیسیلیک (محبوب در پماد‌های پوست)، کافئین و متوترکسات (داروی شیمی درمانی) آزمایش کردند.

آن‌ها مشاهده کردند که همانطور که انتظار می‌رفت، تمام مواد شیمیایی آزمایش شده ۹۶ ساعت پس از لقاح باعث بروز درجات مختلفی از ناهنجاری‌های جمجمه صورت شدند. با این حال، آن‌ها از مکانیسمی که باعث این اتفاق شد و سرعت شروع آن شگفت زده شدند.

سلول‌های استخوان‌ساز و غضروف‌ساز در سر که سلول‌های تاج عصبی جمجمه (CNCCs) نامیده می‌شوند، معمولاً از جایی که برای اولین بار در پشت گردن تشکیل شده‌اند، به سمت مقصد مورد نظرشان مانند فک یا بینی حرکت می‌کنند.

کاوانیشی گفت: صرف از اینکه هر ماده شیمیایی چگونه از نظر مولکولی روی سلول‌ها عمل می‌کند، از اینکه اختلال در مهاجرت سلول‌های استخوان‌ساز در مراحل اولیه رشد، عامل شروع ناهنجاری صورت برای هر پنج ماده شیمیایی بود شگفت زده شدیم.

وی افزود: می‌توانیم نشانه‌هایی از این پدیده را ظرف ۲۴ ساعت ببینیم، در نقطه‌ای که جنین‌های گورخرماهی و پستانداران ویژگی‌های مورفولوژیکی و مولکولی بسیار مشابهی دارند.

نتایج نشان‌دهنده وجود یک سازوکار کلی است که در آن مواد شیمیایی تراتوژن، حرکت CNCC را در اوایل جنین محدود می‌کنند و باعث ایجاد تفاوت‌های استخوانی صورت می‌شوند. محققان بر این باورند که تفاوت‌های صورت ناشی از مواد دیگر نیز ممکن است از همین سازوکار پیروی کنند.

کاوانیشی و همکارانش قصد دارند سازوکار مولکولی موثر در اختلال مهاجرت سلولی را آشکار کنند تا دریابند چرا مواد شیمیایی مختلف منجر به نقص مشترک در مهاجرت سلولی می‌شوند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Toxicological Sciences منتشر شده است.