عملکرد سلول‌های بنیادی خون

پروتئینی که به عنوان "هیستون اچ۳" (Histone H۳) شناخته می‌شود، ساختار‌های قرقره مانندی را که DNA گیاهان، حیوانات و بسیاری از موجودات دیگر در اطراف آن پیچیده شده است، سازمان‌دهی می‌کند. هیستون‌ها به DNA کمک می‌کنند تا فشرده شود و به عنوان بستری برای تغییرات شیمیایی کوچک موسوم به اصلاحات اپی‌ژنتیک عمل کند که می‌توانند DNA پیچیده شده را برای کنترل فعالیت ژن، شل یا سفت کنند.

این پژوهش، نقش هیستون اچ۳ را در سلول‌های بنیادی خون که به "سلول‌های بنیادی خونساز" (HSCs) نیز مشهور هستند و تمرکز اصلی تلاش‌های صورت گرفته برای توسعه پزشکی مبتنی بر سلول‌های بنیادی به شمار می‌شوند، مورد بررسی قرار می‌دهد. معمولا، بیشتر سلول‌های بنیادی خون‌ساز، در یک حالت ساقه مانند باقی می‌مانند که در آن می‌توانند برای بلندمدت زنده بمانند و به آرامی خود را بازسازی کنند. این در حالی است که برخی از سلول‌های بنیادی خون‌ساز بالغ می‌شوند یا متمایز می‌گردند تا انواع گوناگونی از سلول‌های خونی را تولید کنند. این پژوهش نشان داد که هیستون اچ۳ برای هر دو فرآیند بسیار مهم است. حذف پروتئین از سلول‌های بنیادی خون‌ساز، به کاهش بقای آن‌ها و سایر ناهنجاری‌ها منجر شد.

دکتر "شاهین رفیعی" (Shahin Rafii)، از پژوهشگران این پروژه گفت: این که سلول‌های بنیادی خون‌ساز چگونه بازسازی و تبدیل شدن خود به انواع سلول‌های خونی را به طور متعادل هماهنگ می‌کنند، همیشه یک راز بوده است، اما این پژوهش به ما کمک می‌کند تا این فرآیند‌ها را در سطح مولکولی بسیار بهتر درک کنیم و سرنخ‌های جدیدی به ما می‌دهد تا آن‌ها را در پژوهش‌های بیشتری مورد بررسی قرار دهیم.

سلول‌های بنیادی خون‌ساز به دلیل اهمیت آن‌ها در سلامتی و بیماری و قابلیت آن‌ها در پزشکی ترمیمی، از جمله سلول‌های بنیادی هستند که بیشتر مورد بررسی قرار گرفته‌اند. یک سلول بنیادی خون‌ساز می‌تواند همه انواع سلول‌های خونی، از گلبول‌های قرمز و پلاکت‌ها گرفته تا سلول‌های T، سلول‌های B و ماکروفاژ‌های قاتل عامل بیماری‌زا را ایجاد کند. داشتن درک دقیق‌تر در مورد نحوه عملکرد سلول‌های بنیادی خون‌ساز می‌تواند کاربرد‌های بسیاری برای انتقال خون و پیوند بهتر سلول‌های بنیادی خون‌ساز در بیماران مبتلا به سرطان داشته باشد. علاوه بر این، درک این که سلول‌های بنیادی خون‌ساز چگونه پس از جهش‌های نابجا، به بروز سرطان خون منجر می‌شوند، می‌تواند به توسعه درمان‌های جدیدی برای این بیماری‌های بدخیم کمک کند که اغلب نسبت به درمان مقاوم هستند.

هیستون اچ۳ در سال‌های اخیر، مرکز توجه زیست‌شناسان نیز بوده است و شواهدی مبنی بر اهمیت آن برای سلول‌های بنیادی خون‌ساز و سایر سلول‌های بنیادی و همچنین نقش جهش آن در بروز سرطان‌های گوناگون ارائه شده‌اند، اما نقش هیستون اچ۳ در این زمینه هنوز کاملا آشکار نشده است.

دکتر "دوانچنگ ون" (Duancheng Wen)، از پژوهشگران این پروژه گفت: این پژوهش نشان می‌دهد که دو ژن گوناگون موسوم به "H۳.۳A" و "H۳.۳B"، پروتئین هیستون اچ۳ را به صورت یکسان کدگذاری می‌کنند. بنابراین، ما مجبور شدیم با استفاده از مهندسی ژنتیک، هر دو ژن را در موش‌ها حذف کنیم؛ کاری که به دستکاری ژنتیکی زیادی در سلول‌های بنیادی نیاز دارد.

دکتر "یینگ لیو" (Ying Liu)، از پژوهشگران این پروژه گفت: آزمایش ما، امکان حذف کامل پروتئین هیستون اچ۳ را در همه اندام‌ها یا انواع خاصی از آن‌ها در مرحله رشد یک موش فراهم می‌کند. ما با استفاده از این روش نشان دادیم که عدم حضور هیستون اچ۳ در بزرگسالی، در درجه اول به کاهش سلول‌های بنیادی خون‌ساز در بلندمدت منجر می‌شود که تولید سلول‌های خون در آینده به آن بستگی دارد.

وی افزود: مهمتر از همه این که ما شواهدی پیدا کردیم که نشان می‌دهند هیستون اچ۳ تا حدودی با تثبیت چندین نشانه اپی‌ژنتیکی کلیدی در ژن‌های مربوط به رشد و "رتروویروس‌های درون‌زا" (ERVs)، تأثیرات خود را بر سلول‌های بنیادی خون‌ساز می‌گذارند.

دکتر "پیپی گو" (Peipei Guo)، از پژوهشگران این پروژه گفت: یکی از مشاهدات جالب این بود که حذف هیستون اچ۳ به از بین رفتن نشانه‌های اپی‌ژنتیکی منجر می‌شود که معمولا رتروویروس‌های درون‌زا را سرکوب می‌کنند. این به نوبه خود به فعال شدن یک واکنش التهابی در سلول‌های آسیب‌دیده منجر می‌شود و تولید ناهنجار سلول‌های خونی را به همراه دارد. این مشابه همان چیزی است که در برخی از انواع لوسمی دیده می‌شود.

"اندرو دامان" (Andrew Daman)، از پژوهشگران این پروژه گفت: به نظر می‌رسد که هیستون اچ۳ مانند یک تنظیم‌کننده اصلی، به بازسازی سلول‌های بنیادی خون‌ساز کمک می‌کند. این پروتئین، پتانسیل گسترده‌ای به عنوان یک هدف درمانی دارد.لیو گفت: پیام اصلی ما این است که رشد طبیعی سلول‌های خونی نیازمند تنظیم اپی‌ژنتیک مناسب ارائه شده توسط هیستون اچ۳ است.

این گروه پژوهشی اکنون در حال برنامه‌ریزی برای بررسی‌های بیشتر در مورد سلول‌های بنیادی خون‌ساز و سایر سلول‌ها هستند تا با جزئیات بیشتری بفهمند که هیستون اچ۳ چگونه اثرات خود را اعمال می‌کند و در صورت غیبت آن چه اتفاقی می‌افتد. مهم‌تر از همه این که توسعه روش‌هایی برای نظارت بر هیستون اچ۳ ممکن است بتواند به افزایش موثرتر تولید خون کمک کند.

دکتر رفیعی گفت: در نهایت، گروه ما به بررسی این موضوع می‌پردازد که هیستون اچ۳ چگونه عملکرد سلول‌های حفره‌دار را کنترل می‌کند. به عنوان نمونه می‌توان به رگ‌های خونی اشاره کرد که نوسازی سلول‌های بنیادی را هماهنگ می‌کنند و احتمالا از ظهور بدخیمی‌هایی مانند لوسمی‌ها جلوگیری می‌کنند.