سلول های بنیادی در راه بازسازی شنوایی

به گزارش سیناپرس همدان، یک بزرگسال ناشنوا نمی تواند توانایی شنیدن را بازیابی کند، زیرا سلول های شنوایی حسی گوش داخلی پس از آسیب بازسازی نمی شوند. در دو مطالعه جدید که در Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده است، دانشمندان سلول های بنیادی USC توضیح می دهند که چرا چنین است و چگونه ممکن است بتوانیم آن را تغییر دهیم.

در سلول‌های پشتیبان غیرحسی گوش داخلی، ژن‌های کلیدی مورد نیاز برای تبدیل به سلول‌های حسی از طریق فرآیندی به نام «سکوت اپی ژنتیک» خاموش می‌شوند. جان دوک نگوین، نویسنده اول یکی از مقالات، گفت: با مطالعه چگونگی خاموش شدن ژن‌ها، متوجه می‌شویم که چگونه می‌توانیم آن‌ها را برای بازسازی شنوایی دوباره فعال کنیم.

مقاله دوم در وهله اول به بررسی زمان و چگونگی توانایی تشکیل سلول‌های شنوایی حسی در گوش داخلی پرداخته و دو ژن خاص را توصیف می‌کند که می‌توانند برای بازسازی شنوایی در بزرگسالان مفید باشند.

امیلی زیزی وانگ، نویسنده اول این مقاله، گفت: ما بر روی ژن‌های Sox4 و Sox11 تمرکز کردیم زیرا دریافتیم که این ژن‌ها برای تشکیل سلول‌های حسی شنوایی در طول توسعه ضروری هستند.

یکی از راه‌های مهمی که ژن‌ها را خاموش می‌کند، شامل ترکیبات شیمیایی به نام گروه‌های متیل است که به DNA متصل می‌شوند و آن را غیرقابل دسترس می‌کنند. وقتی DNA که به سلول دستور تبدیل شدن به یک سلول شنوایی حسی را می دهد متیله شود، سلول نمی تواند به این دستورالعمل ها دسترسی پیدا کند.

نگوین و همکارانش از طریق آزمایش‌های خود با سلول‌های پشتیبان غیرحسی استخراج‌شده از گوش داخلی موش‌ها تأیید کردند که متیلاسیون DNA ژن‌هایی را که تبدیل به سلول‌های شنوایی حسی را افزایش می‌دهند، از جمله ژن Atoh1 که به عنوان تنظیم کننده اصلی رشد گوش داخلی شناخته شده است، خاموش می‌کند.

آنزیمی به نام TET می‌تواند گروه‌های متیل را از DNA حذف کند، در نتیجه خاموش شدن ژن را معکوس کرده و ظرفیت سلول‌های پشتیبان را برای تبدیل به سلول‌های موی حسی بازیابی می‌کند. بر این اساس، زمانی که دانشمندان فعالیت TET را مسدود کردند، سلول‌های پشتیبان متیلاسیون DNA خود را حفظ کردند و بنابراین نمی‌توانستند به سلول‌های موی حسی در پتری دیش محیط کشت تبدیل شوند.

جالب اینجاست که در یک آزمایش جداگانه، محققان میزان خاموشی ژن را در سلول های پشتیبان یک موش دارای ناشنوایی مزمن آزمایش کردند. آنها دریافتند که خاموشی ژن تا حدی معکوس شده است، به این معنی که سلول های پشتیبان ظرفیت پاسخگویی به سیگنال ها برای تبدیل به سلول های شنوایی حسی را دارند.

این یافته پیامدهای مهمی دارد: از دست دادن سلول های شنوایی حسی خود ممکن است تا حدی خاموشی ژن در سلول های حمایت کننده در افراد ناشنوای مزمن را معکوس کند. اگر چنین است، سلول های حمایت کننده افراد ناشنوای مزمن ممکن است به طور طبیعی به سلول های شنوایی حسی تبدیل شوند.

در مقاله دوم، وانگ و همکارانش بررسی کردند که چه زمانی و چگونه سلول های پیش ساز گوش داخلی توانایی تشکیل سلول های شنوایی حسی را پیدا می کنند.

دانشمندان مشخص کردند که چه زمانی سلول های پیش ساز این توانایی را به دست می آورند: بین روزهای 12 تا 13.5 رشد جنینی در موش. در طول این بازه، سلول‌های پیش‌ساز ظرفیت پاسخگویی به سیگنال‌های ژن تنظیم‌کننده اصلی Atoh1 را به دست می‌آورند که باعث تشکیل سلول‌های شنوایی حسی در مراحل بعدی رشد می‌شود.

آنچه سلول های پیش ساز را برای پاسخ به Atoh1 تحریک می کند، دو ژن اضافی Sox4 و Sox11 هستند که وضعیت این سلول ها را تغییر می دهند.

در موش های جنینی فاقد Sox4 و Sox11، سلول های پیش ساز در گوش داخلی نتوانستند به سلول های شنوایی حسی تبدیل شوند. به طور خاص، از دست دادن Sox4 و Sox11 باعث غیرقابل دسترس شدن DNA سلول‌ها شد، یعنی اثری مشابه متیلاسیون DNA. از آنجایی که DNA آنها غیرقابل دسترسی بود، سلول های پیش ساز نمی توانستند به سیگنال های Atoh1 پاسخ دهند.

از طرف دیگر، سطوح بالای فعالیت Sox4 و Sox11 سلول های پیش ساز موش و سلول های پشتیبان را تحریک می کند تا سلول های شنوایی حسی را در یک ظرف پتری محیط کشت تشکیل دهند.

در موش هایی با سلول های حسی آسیب دیده در گوش داخلی، سطوح بالای فعالیت Sox4 و Sox11 درصد سلول های پشتیبان دهلیزی را که به سلول های گیرنده حسی تبدیل می شوند از 6 درصد به 40 درصد افزایش داد.

نویسنده مسئول مقاله، Ksenia Gnedeva، استادیار در بخش گوش و حلق و بینی، جراحی سر و گردن، تینا و ریک کاروسو USC، و گروه زیست‌شناسی سلول‌های بنیادی و پزشکی بازساختی، گفت: ما هیجان‌زده هستیم که مکانیسم‌هایی را ادامه دهیم که سلول‌های گوش داخلی توانایی تمایز به عنوان سلول‌های حسی را در طول تکامل پیدا می‌کنند و اینکه چگونه می‌توان از آنها برای ارتقای بازیابی سلول‌های شنوایی حسی در گوش داخلی افراد بالغ استفاده کرد.

منبع: Proceedings of the National Academy of Sciences

مترجم: کیانوش کرمی