تنظیم سلول های تولید کننده هورمون در روده

31 ژانویه 2019 - در یک مطالعه ی جدید، محققان گروه Hans Clevers  در موسسهHubrecht (KNAW)  در هلند و همکارانشان، اطلاعاتی را در مورد منشاء و عملکرد سلول های تولید کننده هورمون ها در روده به دست آوردند و راه های جدیدی را برای تولید هورمون های روده جهت درمان بیماری های انسانی از جمله چاقی، دیابت نوع 2 و بیماریهای التهابی روده باز کردند.نتایج این مطالعه اخیرا در مجلات Nature Cell Biology و مجله ی Cell منتشر شد.

آیا شما تا به حال از صدای آهسته و مدوام شکمتان در هنگام گرسنگی ناگهانی و در هنگام خالی بودن معده تعجب نکرده اید؟ هزاران سلول حساس به مواد مغذی و یا سلول های enteroendocrine که در سراسر شکم و روده شما پراکنده اند، میلیون ها حباب کوچک پر از هورمون گرسنگی به نام گرلین را به جریان خون شما سرازیر می کنند. چنین هورمون هایی به عنوان روش اصلی ارتباط روده و هماهنگی با بخش های دورتر دستگاه گوارش یا ارگان های دیگر مانند پانکراس و مغز عمل می کنند. در پاسخ به محرک های خاص، سلول های مختلف enteroendocrine هورمون های مختلفی تولید می کنند که باعث گرسنگی یا سیری می شوند، حرکت ماهیچه های روده را هماهنگ می کنند، با تحریک ترمیم لایه محافظ سلولی روده را تقویت می کنند و یا منجر به تولید انسولین بیشتر از پانکراس می شوند. دومی مخصوصا در بیماران مبتلا به دیابت نوع2جالب توجه است که به تنهایی قادر به تولید انسولین کافی برای تثبیت سطح گلوکز خون خود نیستند. یکی از موفق ترین درمان های دیابت، بر پایه یهورمون روده ای GLP1است که به این افراد کمک می کند تا قند خون خود را بدون نیاز به تزریق انسولین کنترل کنند.

کمتر از 1٪ از سلول ها در پوشش روده سلولهای enteroendocrine است. این 1٪  خود به چندین زیرمجموعه تقسیم می شوند که هورمون های مختلفی را تولید می کنند. بنابراین، یافتن یک نوع خاص از سلول enteroendocrine دشوار است. مثل یک الماس، یاقوت و زمردی که در یک کامیون سنگریزه پنهان شده باشند. شما می توانید بار را وزن کنید، آن را آسیاب کنید و ترکیب مواد معدنی موجود در آن را تجزیه و تحلیل کنید، اما این کار به شما در مورد ترکیب سنگریزه ها بیشتر اطلاعات می دهد، تا در مورد سنگ های قیمتی.

برای مطالعه ی این سلول های نادر، محققان از ترکیب یک تکنولوژی به نام توالی تک سلولی، برای بررسی هر سلول، با یک روش دیگر برای تعیین سن هر سلول، استفاده کردند. برای یافتن سلولهای انترواندوکرین، محققان با استفاده از یک تکنیک رنگ آمیزی تمام آنها را درخشنده کردند تا بتوانند آنها را از میان سایر سلولها تشخیص داده و به صورت جداگانه مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند. علاوه بر این، رنگ این سلولها اطلاعاتی را در مورد سن هر یک از آنها در اختیار محققان قرار داد. در نتیجه، محققان توانستند مراحل توسعه ی سلول هایانترواندوکرینرا مطالعه کنند.

سلولهای انترواندوکرین به طور مداوم در روده ما تولید می شوند و برای چند هفته زندگی می کنند. به طرز شگفت انگیزی، محققان دریافتند که بسیاری از سلولهایانترواندوکرین، تولید هورمونهای خود را هنگامی که پیر می شوند، تغییر می دهند. توانایی این سلولها برای تغییر تولید هورمون هایشان و در نتیجه عملکردشان، برای استفاده های درمانی بسیار جالب توجه است. با شناسایی سیگنالهایی که این کار را کنترل می کنند، ممکن است بتوانیم به تحریک روده پرداخته و تولید هورمون های خاصی را برای درمان دیابت، چاقی یا بیماری التهابی روده افزایش دهیم. محققان قبلا نشان داده اند که دستکاری یکی از این سیگنال ها می تواند سطوح هورمون، از جمله GLP1 را در موش ها تغییر دهد.

تکنولوژی تعیین توالی تک سلولی یک فن آوری نسبتا جدید است که توسط مجله علمی Science به عنوان «دستاورد سال 2018» انتخاب شده است. با استفاده از این روش، محققان می توانند فعالیت ژن ها را در یک سلول مجزا مطالعه کنند. این تکنولوژی می تواند برنامه ی ژنتیکی یک سلول فعال را مشخص کرده و هویت آن را تعیین کند (به عنوان مثال سلول های پوست یا سلول های ایمنی). محققان پیش از این قادر به خواندن فعالیت ژن ها در بافت بودند، که در آن فعالیت ژنهای هزاران سلول که در یک بافت در کنار هم قرار دارند، خوانده می شد. با کمک تکنولوژی توالی تک سلولی، محققان قادر به خواندن فعالیت ژنی هر سلول بصورت انفرادی هستند. ما می توانیم این بهبود در توالی تک سلول را نسبت به روشهای قبلی با حرکت از یک نقشه جغرافیایی کلاسیک، که در آن یک شهر به عنوان یک منطقه با یک رنگ مشخص می گردید با نقشه های گوگل مقایسه کنیم، جایی که ما می توانیم بر روی هر خانه به صورت جداگانه زوم کنیم، و خانه های نادر و جالب را در نقشه ی گوگل پیدا کنیم.

از آنجایی که این روش می تواند در بسیاری از زمینه های تحقیقاتی مورد استفاده قرار گیرد، بسیاری از محققان در حال حاضر به دنبال آن هستند که ارگان یا بیماری مورد علاقه خود را با تفکیکی در حد تک سلولی بررسی کنند. با این حال، تعیین توالی تک سلولی و تفسیر نتایج آن نیاز به الگوریتم های بسیار تخصصی برای تجزیه و تحلیل داده ها و امکانات آزمایشگاهی بسیار پیشرفته دارد. برای حل این مسئله، یک شرکت نوپا به نامSingle Cell Discoveries درانستیتوی Hubrecht ایجاد شده است که تعیین توالی تک سلولی را به عنوان یک سرویس برای محققان و موسسات بالینی در سراسر جهان انجام می دهد.

منابع:

Nature Cell Biology, 2018; 20 (8): 909 DOI: 10.1038/s41556-018-0143-y

Cell, Jan. 31, 2019; DOI: 10.1016/j.cell.2018.12.029

www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190131113855.htm