16 نوامبر 2023 - درک چگونگی رشد لوزالمعده انسان برای اینکه دانشمندان بتوانند سلول های بتا(سلولهای تولید کننده انسولین) را در تلاش برای درمان دیابت نوع 1 بسازند، بسیار مهم است. اکنون، دانشمندان به کشفی منحصر به فرد و شگفت‌انگیز دست یافته‌اند: ژنی که برای ساختن پانکراس در انسان ضروری است، و تقریباً در هیچ یک از حیوانات دیگر وجود ندارد.

سلول های بتا در پانکراس، انسولین تولید می کنند که قند خون را تنظیم می کند. هر پستانداری برای زنده ماندن به سلول های بتا در پانکراس نیاز دارد. در دیابت نوع 1، سلول های بتای فعال وجود ندارد یا بسیار اندک هستند.

این مقاله که با عنوان" ژن ZNF808 اختصاصی پریمات ها برای رشد پانکراس در انسان ضروری است" در ژورنال Nature Genetics منتشر شده است، مفروضات مربوط به چگونگی تکامل تنظیم رشد را به چالش می کشد.

تا به حال، دانشمندان تصور می‌کردند که ژن‌های ضروری برای رشد اندام‌ها و عملکردهای کلیدی از طریق تکامل به شدت حفظ می‌شوند، به این معنی که مسیر ژنتیکی بین گونه‌های مختلف، از ماهی گرفته تا انسان، یکسان باقی می‌ماند. با این حال، ژنی به نام ZNF808 تنها در انسان، میمون‌های دیگر مانند شامپانزه‌ها و گوریل‌ها و در برخی از میمون‌ها مانند ماکاک‌ها، یافت می‌شود.

این تحقیق که توسط محققان دانشکده پزشکی دانشگاه اکستر، دانشگاه کمبریج و دانشگاه هلسینکی فنلاند انجام شده است، نشان می دهد که چقدر انسان ها می توانند با حیوانات دیگری که اغلب در تحقیقات مورد استفاده قرار می گیرند، مانند موش ها متفاوت باشند و بر اهمیت مطالعه پانکراس انسان تأکید دارد.

دکتر الیزا دی فرانکو، نویسنده اصلی این مقاله از دانشکده پزشکی دانشگاه اکستر، گفت: یافته‌های ما واقعاً شگفت‌انگیز هستند- این تنها نمونه‌ای است که نشان می دهد ژنی که برای رشد یک اندام در انسان و پستانداران ضروری است، در حیوانات دیگر وجود ندارد.

او افزود: شما انتظار دارید که ژنی که فقط در پستانداران یافت می‌شود، ویژگی‌هایی را تنظیم کند که مخصوص پستانداران است، مانند اندازه ی مغز، اما در مورد این ژن که در رشد اندامی مشترک بین همه مهره‌داران نقش دارد، چنین نیست! ما فکر می‌کنیم این نشان می‌دهد که باید یک تغییر تکاملی در نخستی‌های بالاتر برای دستیابی به یک هدف وجود داشته باشد.

پروفسور اندرو هاترسلی، نویسنده ارشد این مقاله از دانشکده پزشکی دانشگاه اکستر، گفت: یک فرضیه ی در حال بررسی این است که این ژن فواید تکاملی برای پانکراس جنین دارد. نوزادان انسان از طریق کانال زایمان در لگن متولد می شوند، بنابراین نمی توانند در رحم برای مدت طولانی بمانند، زیرا آنها برای تولد بیش از حد بزرگ می شوند. به جای آن، زود به دنیا می آیند و برای زنده ماندن بدون تغذیه مداوم، باید با چربی بیشتری نسبت به هر حیوان دیگری متولد شوند. تحقیقات ما نشان داده است که جنین های انسانی دارای چربی بیشتری هستند. این چربی زمانی تشکیل می شود که پانکراس جنین، انسولین بیشتری تولید کند. بنابراین رشد مرتبط با انسولین در جنین انسان نسبت به سایر حیوانات بیشتر است.

دکتر نیک اونز، از دانشکده پزشکی دانشگاه اکستر، گفت: این تحقیق واقعا بر اهمیت مطالعه لوزالمعده انسان به منظور درک و یافتن درمان های جدید برای دیابت تاکید می کند. تحقیقات روی حیوانات مهم است، اما ما می دانیم که تفاوت های اساسی بین انسان و حیوانات دیگر وجود دارد، مانند موش ها که اغلب موضوع تحقیقات در این زمینه هستند. لوزالمعده انسان از نظر ظاهر، عملکرد و رشد متفاوت است. یافته های ژنتیکی ما می تواند به ما در درک علت کمک کند.

او افزود: ژن ZNF808، متعلق به خانواده‌ای از پروتئین‌های اخیراً تکامل‌ یافته است که به نواحی خاصی ازDNA  متصل می گردند و بخش هایی از DNA را خاموش می‌کنند که همچنین اخیراً از نظر تکاملی توسعه یافته‌اند. این نواحی DNA از جمله مناطقی بودند که برای چندین دهه بدون هدف معنی‌دار در نظر گرفته می‌شدند(junk DNA)، اما فناوری جدید اخیراً به ما اجازه داده تا عملکردهای آنها را کشف کنیم. یافته های ما تایید می کند که این مناطق ازDNA ی ما نقش مهمی را در طول توسعه انسانی بازی می کنند.

دکتر مایکل ایمبیولت، از دانشگاه کمبریج، گفت: این یافته ها نشان می دهد که ژن هایی مانند ZNF808، حتی اگر در تکامل نسبتاً "جدید" باشند، می توانند نقش مهمی در رشد انسان داشته باشند. ZNF808، عضو یکی از بزرگترین خانواده های پروتئینی تنظیم کننده ی ژنوم ما است که بسیار کم مورد مطالعه قرار گرفته است. صدها ژن مانند ZNF808 درDNA ی بسیاری از پستانداران یا حتی فقط در انسان وجود دارد، و نتایج ما نشان می‌دهد که چگونه اینها می‌توانند بازیگران کلیدی در سلامت انسان باشند.

شناسایی ZNF808 به عنوان ژن دخیل در رشد لوزالمعده انسان پس از آن اتفاق افتاد که محققان دانشگاه اکستر، نمونه‌های ژنتیکی از بیمارانی از سراسر جهان را بررسی کردند که بدون پانکراس متولد شده بودند. آنها دریافتند که همه ی آنها تغییرات ژنتیکی داشتند که منجر به از دست دادن ZNF808 شده بود.

آنها سپس با همکاران خود در دانشگاه کمبریج و دانشگاه هلسینکی همکاری کردند تا تأثیر حذفZNF808  را با استفاده از سلول های بنیادی در آزمایشگاه مطالعه کنند. نتایج مطالعات آنها نشان داد کهZNF808  در اوایل رشد انسان، زمانی که سلول‌ها باید تصمیم بگیرند که تبدیل به پانکراس یا کبد شوند، نقش مهمی را ایفا می‌کند.

در میان کسانی که نمونه های ژنتیکی خود را به اشتراک گذاشتند، تانیا بشیر، 12 ساله، از لوتون بود که پدرش عمران بشیر، درپیشرفت تیم اکستر نقش مهمی داشت. او گفت: داشتن پاسخ برای این سوال که چرا این اتفاق افتاده است، مهم است. ما همیشه می خواستیم علت را بدانیم و اکنون می دانیم. قدم مهم بعدی این است که بفهمیم این موضوع برای آینده ی علم چه معنایی دارد. رویای من این است که روزی دانشمندان بتوانند با اصلاح ژنتیکی یک سلول بنیادی و رشد پانکراس انسان، و کاشت آن در تانیا، او را درمان کنند.

پروفسور تیمو اوتونکوسکی از دانشگاه هلسینکی، گفت: افرادی که بدون لوزالمعده متولد شدند، در این کشف سهم بسیار مهمی داشتند. اگر ما تغییرات این ژن را در لوزالمعده پیدا نکرده بودیم، هیچکس فکر نمی کرد که ZNF808 نقشی در رشد پانکراس این بیماران داشته باشد.

او افزود: هدف نهایی تحقیق ما این است که این دانش به توانایی دستکاری سلول های بنیادی برای تولید سلول های بتا که می توانند انسولین را در آزمایشگاه تولید کنند، ترجمه شود. این می تواند کلید درمان دیابت نوع 1 باشد. یافته های ما گام مهمی در درک آنچه می باشد که پانکراس انسان را منحصر به فرد می کند، و می تواند به پیشرفت این زمینه از علم کمک کند.

دکتر الیزا دو فرانکو، از دانشکده پزشکی دانشگاه اکستر، گفت: یافته های ما واقعاً اهمیت مطالعه DNA افراد مبتلا به بیماری های نادر را برای درک چگونگی رشد و عملکرد اندام ها نشان می دهد. ما از افرادی مانند تانیا و خانواده ی او بی نهایت سپاسگزاریم. بدون آنها هیچ یک از این پیشرفت ها ممکن نبود.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2023-11-gene-insights-pancreas-diabetes.html