سمندر مکزیکی مغز خود را بازسازی می‌کند
به گزارش سیناپرس اردبیل، این دوزیستان در طول زندگی خود به راحتی نورون های جدیدی می سازند. در سال 1964، محققان مشاهده کردند که آکسولوتل‌های بالغ می‌توانند بخش‌هایی از مغز خود را بازسازی کنند، حتی اگر بخش بزرگی به طور کامل برداشته شود. اما یک مطالعه نشان داد که بازسازی مغز axolotl توانایی محدودی برای بازسازی ساختار بافت اصلی دارد.
محقق اصلی این طرح می‌گوید: «به عنوان محققی که در حال مطالعه بازسازی در سطح سلولی است، من و همکارانم در آزمایشگاه تروتلین در ETH زوریخ و آزمایشگاه تاناکا در موسسه آسیب شناسی مولکولی در وین به این فکر کردیم که آیا آکسولوتل ها قادر به بازسازی تمام انواع سلول های مختلف در مغز خود هستند، از جمله ارتباطاتی که یک ناحیه مغز را به ناحیه دیگر متصل می کند. در مطالعه اخیر خود، اطلسی از سلول‌هایی ایجاد کردیم که بخشی از مغز axolotl را تشکیل می‌دهند، که هم نحوه بازسازی و هم تکامل مغز در گونه‌ها را روشن می‌کند».
انواع مختلف سلول عملکردهای متفاوتی دارند. آنها می توانند در نقش های خاصی تخصص پیدا کنند زیرا هر کدام ژن های متفاوتی را بیان می کنند. درک اینکه چه نوع سلولی در مغز وجود دارد و چه کاری انجام می دهد به روشن شدن تصویر کلی از نحوه عملکرد مغز کمک می کند. همچنین به محققان اجازه می دهد تا در سراسر تکامل مقایسه کنند و سعی کنند روندهای بیولوژیکی را در بین گونه ها بیابند. یکی از راه‌های درک اینکه کدام سلول‌ها کدام ژن را بیان می‌کنند، استفاده از تکنیکی به نام توالی‌یابی RNA تک سلولی (scRNA-seq) است. این ابزار به محققان اجازه می دهد تا تعداد ژن های فعال در هر سلول از یک نمونه خاص را بشمارند.
این محقق افزود: «ما از scRNA-seq برای شناسایی انواع مختلف سلول‌های تشکیل‌دهنده axolotl telencephalon، از جمله انواع مختلف نورون‌ها و سلول‌های پیش ساز، یا سلول‌هایی که می‌توانند به تعداد بیشتری از خود تقسیم شوند یا به انواع سلول‌های دیگر تبدیل شوند، استفاده کردیم. ما شناسایی کردیم که چه ژن‌هایی در هنگام تبدیل شدن سلول‌های پیش‌ساز به نورون‌ها فعال هستند، و دریافتیم که بسیاری از آنها قبل از تبدیل شدن به نورون‌های بالغ، از یک نوع سلول میانی به نام نوروبلاست‌ها عبور می‌کنند – که قبلاً وجود آن در axolotls ناشناخته بود. سپس با برداشتن یک بخش از telencephalon آنها، بازسازی axolotl را مورد آزمایش قرار دادیم.
با استفاده از یک روش تخصصی scRNA-seq، ما توانستیم تمام سلول های جدید را در مراحل مختلف بازسازی، از یک تا 12 هفته پس از آسیب، ضبط و توالی یابی کنیم. در نهایت، ما متوجه شدیم که تمام انواع سلولی که حذف شده بودند به طور کامل بازسازی شده بودند. ما مشاهده کردیم که بازسازی مغز در سه مرحله اصلی اتفاق می افتد. مرحله اول با افزایش سریع تعداد سلول های پیش ساز شروع می شود و بخش کوچکی از این سلول ها فرآیند بهبود زخم را فعال می کنند. در فاز دو، سلول های پیش ساز شروع به تمایز به نوروبلاست می کنند. در نهایت، در فاز سه، نوروبلاست ها به همان نوع نورون هایی که در ابتدا گم شده بودند، تمایز می یابند».
وی می‌افزاید: «به طرز شگفت انگیزی، ما همچنین مشاهده کردیم که اتصالات عصبی قطع شده بین ناحیه برداشته شده و سایر نواحی مغز دوباره به هم متصل شده است. این سیم کشی مجدد نشان می دهد که منطقه بازسازی شده نیز عملکرد اولیه خود را بازیافته است. توانایی‌های احیاکننده Axolotls منبع جذابی برای دانشمندان بوده است. افزودن دوزیستان به پازل تکاملی به محققان این امکان را می‌دهد تا چگونگی تغییر مغز و انواع سلول‌های آن در طول زمان و همچنین مکانیسم‌های پشت بازسازی را استنباط کنند.
وقتی داده‌های اکسولوتل خود را با گونه‌های دیگر مقایسه کردیم، متوجه شدیم که سلول‌های تلانسفالن آنها شباهت زیادی به هیپوکامپ پستانداران، ناحیه‌ای از مغز که در شکل‌گیری حافظه نقش دارد، و قشر بویایی، ناحیه‌ای از مغز که به حس درگیر است، نشان می‌دهند. ما حتی برخی از شباهت‌ها را در یک نوع سلول آکسولوتل به نئوکورتکس، ناحیه‌ای از مغز که برای ادراک، تفکر و استدلال فضایی در انسان‌ها شناخته می‌شود، یافتیم. این شباهت‌ها نشان می‌دهد که این نواحی از مغز ممکن است از نظر تکاملی حفظ شده باشند، یا در طول تکامل قابل مقایسه باشند، و نئوکورتکس پستانداران ممکن است یک نوع سلول اجدادی در تلانسفالن دوزیستان داشته باشد. در حالی که مطالعه ما روند بازسازی مغز را روشن می کند، از جمله اینکه کدام ژن ها درگیر هستند و چگونه سلول ها در نهایت به نورون تبدیل می شوند، ما هنوز نمی دانیم چه سیگنال های خارجی این فرآیند را آغاز می کنند».
شناسایی تمام انواع سلول ها در مغز axolotl همچنین به هموار کردن راه برای تحقیقات نوآورانه در پزشکی بازساختی کمک می کند. مغز موش ها و انسان ها تا حد زیادی توانایی خود را برای ترمیم یا بازسازی خود از دست داده است. مداخلات پزشکی برای آسیب های مغزی شدید در حال حاضر بر درمان دارویی و سلول های بنیادی برای تقویت یا ارتقای ترمیم تمرکز دارد. بررسی ژن‌ها و انواع سلول‌هایی که به آکسولوتل‌ها اجازه می‌دهند تا بازسازی تقریباً کاملی را انجام دهند، ممکن است کلید بهبود درمان آسیب‌های شدید و باز کردن پتانسیل بازسازی در انسان باشد.
منبع: medical xpress
مترجم: پریناز نصرتی
