خلق یک موش زنده با ژن‌های یک موجود ۴۲۲ میلیون ساله

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از IE، این کشف درک ما از منشاء سلول‌های بنیادی را باز تعریف کرده و بر ارتباطات عمیق تکاملی بین حیوانات و خویشاوندان تک سلولی آنها تأکید می‌کند.

دکتر «الکس دی مندوزا» مجری این تحقیقات از دانشگاه کوئین مری در انگلیس می‌گوید: «با خلق موفقیت آمیز موش با استفاده از ابزار‌های مولکولی مشتق از خویشاوندان تک سلولی مان، شاهد تداوم عملکرد فوق العاده‌ای در طول حدود یک میلیارد سال تکامل هستیم.»

وی افزود: «این پژوهش حاکی از آن است ژن‌های کلیدی دخیل در شکل گیری سلول‌های بنیادی احتمالا خیلی زودتر از خود سلول‌های بنیادی ایجاد شده اند و چه بسا در هموار کردن راه برای زندگی چند سلولی امروزه، کمک کننده باشند.

به کار گیری ژن‌های باستانی 

این محققان با همکاری پژوهشگران دانشگاه هنگ کنگ، کشف کردند که «قیفی تاژک داران»، از نسخه‌هایی از ژن‌های Sox و POU برخوردارند که محرک‌های کلیدی پرتوان و عامل تمایز سلول‌های بنیادی به هر نوع سلولی محسوب می‌شوند.

قیفی تاژک داران «Choanoflagellate گروهی از یوکاریوت‌های تاژک دار تک سلولی و توده زی آزاد هستند که نزدیک‌ترین خویشاوند سلسله جانوران به شمار می‌آیند.

پیش از این تصور می‌شد این ژن‌ها منحصرا در حیوانات، تکامل یافته اند. با این حال، این تحقیق نشان می‌دهد که آنها مدت‌ها قبل از پیدایش حیات چند سلولی، وجود، و در فرآیند‌های تک سلولی نقش داشته اند که بعد‌ها برای موجودات پیچیده تغییر کاربری یافته اند.

پژوهش‌های «شینیا یاماناکا» برنده جایزه نوبل ۲۰۱۲ نشان داد برنامه ریزی مجدد سلول‌های تمایز یافته به سلول‌های بنیادی به چهار عامل از جمله Sox۲ و Oct۴ (یک ژن POU) نیاز دارد.

بر این اساس، محققان ژن Sox۲ را در سلول‌های موش با همتای قیفی تاژک دار آن جایگزین کردند. این جایگزینی موفق به برنامه ریزی مجدد سلول‌ها به حالت پرتوان شد و کارایی این ژن‌های قدیمی را تایید کرد.

این دانشمندان برای آزمایش اثربخشی آنها، سلول‌های برنامه ریزی شده مجدد را به جنین‌های موش در حال رشد تزریق کردند. موش‌های کیمارا (دارای ژنتیک مخلوط) به دست آمده، دارای ویژگی‌های فیزیکی، هم از جنین اهداکننده و هم از سلول‌های بنیادی معرفی شده، مانند لکه‌های خز سیاه و چشم‌های تیره بودند. این ثابت کرد که ژن Sox مشتق از قیفی تاژک دار ظاهرا در خلق یک حیوان پیچیده ادغام شده است.

بازتاب‌های تکاملی در ژنتیک مدرن 

قیفی تاژک داران که اغلب به عنوان نزدیکترین خویشاوندان زنده حیوانات توصیف می‌شود، اصلا سلول‌های بنیادی ندارند. در عوض، نسخه‌هایی از ژن‌های Sox و POU آنها احتمالا عملکرد‌های اولیه سلولی را تنظیم می‌کنند. این نقش‌های باستانی بعد‌ها توسط ارگانیسم‌های چند سلولی برای هدایت تشکیل سلول‌های بنیادی و تخصصی شدن بافت هم-پذیر شدند و نگاهی اجمالی از «بازیافت» ژنتیکی که پیچیدگی زندگی را شکل می‌دهد، ارائه کردند.

این تحقیق نشان می‌دهد که چگونه تکامل، ابزار‌های ژنتیکی موجود را تغییر داده و آنها را به محرک‌های همه کاره نوآوری تبدیل می‌کند. این سازگاری نشان می‌دهد چگونه فرایند‌های بنیادی در ارگانیسم‌های تک سلولی زمینه را برای توسعه اشکال حیات پیچیده فراهم می‌کنند.

فراتر از بازنویسی زیست شناسی تکاملی، این یافته‌ها می‌توانند پزشکی احیا کننده را نیز متحول کنند. درک اینکه چگونه ژن‌های باستانی، ویژگی پرتوانی را فعال کرده اند، مسیر‌های جدیدی را برای اصلاح درمان‌های سلول‌های بنیادی و تقویت روش‌های برنامه ریزی مجدد سلولی باز می‌کنند.

به عنوان مثال، نسخه‌های مصنوعی این ژن‌ها ممکن است عملکرد بهتری نسبت به ژن‌های جانوری بومی داشته باشند و فرصت‌هایی را برای درمان‌های کارآمدتر برای بیماری‌ها یا آسیب‌های بافتی ایجاد کنند.

دکتر «رالف جاچ» از دیگر مجریان این طرح از دانشگاه هنگ کنگ گفت: «مطالعه ریشه‌های باستانی این ابزار‌های ژنتیکی به ما امکان می‌دهد نوآوری‌های خود را با دید شفاف تری از نحوه تغییر یا بهینه سازی سازوکار‌های پرتوانی انجام دهیم. این دستاورد می‌تواند موجب پیشرفت در نحوه مهندسی سلول‌های بنیادی برای کاربرد‌های پزشکی شود.»

نتایج این تحقیقات در نشریه Nature Communications منتشر شده است.