22 دسامبر 2021- محققان موسسه ی جاسلین کشف کردند که چگونه سلول‌ها میکروRNA‌های کوچکی را انتخاب می‌کنند که در وزیکول‌های کوچکی به نام اگزوزوم ترشح ‌شوند و متابولیسم را در سلول‌های دیگر از راه دور تنظیم کنند.

کنترل اکثر عملکردهای بدن به توانایی سلول ها در صحبت کردن با یکدیگر بستگی دارد. محققان مدت هاست که دو مسیر ارتباط سلول به سلول را شناسایی کرده اند: سیستم عصبی و ترشح هورمون ها. در طول پنج سال گذشته، دانشمندان سومین مسیر مهم ارتباطی مبتنی بر اگزوزوم‌ها را شناسایی کردند. اگزوزوم‌ها، کیسه‌ها یا وزیکول‌های کوچک حاوی پروتئین و مولکول‌هایRNA هستند که سلول‌ها به گردش خون ترشح می‌کنند، جایی که می‌توانند توسط سلول‌های دیگر جذب شوند تا متابولیسم را تنظیم کنند.

بسیاری از آزمایشگاه‌ها بر روی اگزوزوم‌های حاملmicroRNA ، تمرکز کرده اند. اینهاRNA های بسیار کوتاهی هستند که می توانند توانایی سایرRNA های طولانی تر که خود سازنده ی پروتئین های سلولی مختلف هستند و عملکرد سلول را کنترل می کنند، تنظیم کنند. بنابراین،microRNA ها بر بسیاری از جنبه های رفتار سلولی در سلامت و بیماری تأثیر می گذارند.

دکتر C. Ronald Kahn، محقق ارشد موسسه ی جاسلین و استاد پزشکی در دانشکده پزشکی هاروارد، گفت: ما اکنون کشف کرده‌ایم که چگونه سلول‌ها مجموعه‌ای از میکروRNA‌ها را برای اگزوزوم‌های خود انتخاب می‌کنند.

دکتر Kahn، نویسنده ی راهبر این مقاله که در ژورنال نیچر منتشر شده است، گفت: «کار ما بینش عمده‌ای در مورد این مکانیسم جدید ارتباط سلولی ارائه می‌کند، زیرا از این موضوع رمزگشایی می کند که چرا سلول‌ها برخی ازmicroRNAها را ترشح می‌کنند و چرا برخی دیگر را درون خود حفظ می‌کنند.

دکتر Kahnو همکارانش با ایجاد کشت بافتی از پنج نوع سلول درگیر در متابولیسم (چربی قهوه‌ای، چربی سفید، ماهیچه‌های اسکلتی، کبد و سلول‌های "اندوتلیال" که رگ‌های خونی را می‌پوشانند)، شروع به مطالعه ی این موضوع کردند که چگونه سلول‌ها تصمیم می‌گیرند که چه انواعی از میکروRNA‌ها را در اگزوزوم‌های خود قرار دهند؟

زیست شناسان دریافتند که این انواع مختلف سلول ها مجموعه های کاملا متفاوتی ازmicroRNA ها را در اگزوزوم های خود ترشح می کنند. دکتر Kahnگفت: در حالی که برخی ازmicroRNA ها توسط همه انواع سلولها ترشح می شوند، بسیاری ازmicroRNA ها تنها توسط یک یا دو نوع از این سلول ها ترشح می شوند، حتی اگر توسط انواع سلول های دیگر نیز ساخته شوند.

او افزود: در برخی موارد، microRNAها 80 برابر بیشتر از سلول‌ها در اگزوزوم متمرکز می‌شوند. سایر میکروRNA ها 10 یا 20 برابر بیشتر از اگزوزوم ها در سلول متمرکز هستند.

برای درک اینکه چگونه ممکن است این اتفاق بیافتد، محققان توالی ژنتیکی بسیار کوتاه یا "موتیف ها" را درmicroRNA ها بررسی کردند، محققان تصور می کردند این توالی های بسیار کوتاه ممکن است سبب شوند انواعی از میکروRNA  کمتر و انواع دیگر بیشتر در اگزوزوم قرار گرفته و ترشح شوند. این تصور صحیح بود، محققان دریافتند که هر یک از این پنج نوع سلول از موتیفهایی با توالی متفاوت یا کدهای متفاوتی برای این فرآیند استفاده می کنند. به طور کلی، هر نوع از این سلولها از این توالیهای بسیار کوتاه متفاوت برای تعیین اینکه ترجیح می‌دهند کدام microRNA را ترشح کنند و کدام را در خود حفظ کنند، استفاده می‌کنند.

برای تأیید این یافته ها، محققانجاسلینتوالی موتیفهایmicroRNA را با دستکاری ژنتیکی اصلاح کردند تا ببینند که آیا این تغییرات می تواند یک microRNA را که به طور معمول در سلول حفظ می شود در اگزوزم قرار دهد یا برعکس. دکتر Kahn گفت: ما نشان دادیم که این کدها نه تنها وجود دارند، بلکه می‌توانند برای تغییر رفتار جایی که microRNAها  می‌روند، دستکاری شوند.

او افزود: مجموعاً، این اکتشافات در رمزگذاری microRNA اگزوزومی، واقعاً در تمام زمینه های تحقیقاتی تاثیر می گذارد.

در سال 2017، آزمایشگاه دکتر Kahn نشان داد که بافت چربی منبع اصلی اگزوزوم‌های حاویmicroRNA  است و این میکروRNA‌هایی که در جریان خون گردش می‌کنند، می‌توانند نحوه کنترل گلوکز و سایر جنبه‌های متابولیسم را در کبد تنظیم کنند.

دکتر Kahn و همکارانش نشان دادند که اصلاح کدهای توالی موتیف های موجود درmicroRNA های ترشح شده از بافت چربی می تواند توانایی آنها را برای ترشح شدن از بافت چربی، جذب توسط کبد و تنظیم متابولیسم کبد، افزایش دهد.

گروه دکتر Kahn، اکنون در حال بررسی این موضوع است که آیا توانایی دستکاری کدهایmicroRNA  در اگزوزوم ها می تواند ژن درمانی دیابت و سایر بیماری های متابولیک را بهبود بخشد یا خیر. او گفت: با این یافته‌های جدید، ما می‌توانیم یک microRNA را در چربی زیر جلدی که به راحتی در دسترس است، دستکاری کنیم تا بهبود متابولیسم در کبد را هدف قرار دهیم، زیرا انجام این کار از طریق ژن درمانی مستقیم بسیار دشوارتر است و اگر مشکلی پیش بیاید، ما همیشه می توانیم چربی را از زیر پوست بیرون بیاوریم، در حالی که شما نمی توانید پس از ژن درمانی، کبد را از بدن خارج کنید.

دکتر Kahn، گفت: به طور کلی، اهمیت کاری که ما انجام دادیم اساساً فراتر از فضای متابولیسم دیابت است، زیرا این رویکردی که ما شناسایی کرده‌ایم اکنون می‌تواند برای انواع سلول‌های دیگر از جمله سلول‌های مغز، پانکراس، کلیه یا سایر بافت‌ها بکار گرفته شود.

منبع:

https://www.newswise.com/articles/cracking-the-code-for-a-new-system-of-cell-to-cell-signaling