کشف راز ۵۰ ساله زیست‌شناسی: مکانیسم مولکولی بازسازی بافت و ارتباط آن با مقاومت سرطان

دانشمندان مؤسسه علوم وایزمن موفق به شناسایی سازوکار مولکولی پیچیده‌ای شده‌اند که به بافت‌های بدن اجازه می‌دهد پس از آسیب‌های گسترده، خود را بازسازی کنند. این کشف که در نشریه معتبر Nature Communications منتشر شده، به یکی از معماهای حل‌نشده زیست‌شناسی در پنج دهه گذشته پاسخ می‌دهد و افق‌های جدیدی را در درمان زخم‌ها و مبارزه با سرطان می‌گشاید.

تکثیر جبرانی: معمای دیرینه زیست‌شناسی

بافت پوست و بسیاری از بافت‌های اپی‌تلیالی که سطح اندام‌های داخلی بدن را می‌پوشانند، می‌توانند پس از تخریب شدید، با موجی از بازسازی پاسخ دهند. این پدیده که تکثیر جبرانی نام دارد، نخستین‌بار در دهه ۱۹۷۰ میلادی در لارو مگس میوه مشاهده شد؛ زمانی که بال‌های این حشره پس از آسیب شدید ناشی از پرتوهای یونیزان، به‌طور کامل بازسازی شدند. با وجود مشاهده این توانایی در گونه‌های مختلف از جمله انسان، مبنای مولکولی آن تاکنون ناشناخته باقی مانده بود.

نقش دوگانه کاسپازها

مطالعه جدید نشان می‌دهد آنزیم‌هایی به نام کاسپازها که به‌طور معمول مسئول مرگ برنامه‌ریزی‌شده سلول‌ها (آپوپتوز) هستند، در شرایط خاص می‌توانند نقشی کاملاً متفاوت ایفا کنند و برخی سلول‌ها را در برابر مرگ مقاوم سازند. این ویژگی به بافت آسیب‌دیده اجازه می‌دهد نه‌تنها ترمیم شود، بلکه حتی مقاوم‌تر از قبل عمل کند.

در بدن سالم، آپوپتوز شایع‌ترین نوع مرگ سلولی است که طی آن سلول‌های پیر یا آسیب‌دیده به‌صورت برنامه‌ریزی‌شده از بین می‌روند. در این مسیر، یک کاسپاز آغازگر فعال شده و زنجیره‌ای از کاسپازهای اجرایی را به راه می‌اندازد که اجزای سلول را تجزیه می‌کنند. با این حال، پژوهش‌های دو دهه اخیر نشان داده‌اند که کاسپازها علاوه بر مرگ سلولی، در فرایندهای حیاتی دیگری نیز نقش دارند؛ یافته‌ای که زمینه‌ساز فرضیه جدیدی شد مبنی بر اینکه کاسپازها می‌توانند عامل اصلی تکثیر جبرانی باشند.

مکانیسم دوگانه: ترمیم یا عود سرطان

پژوهشگران هشدار می‌دهند که همین سازوکار حیاتی می‌تواند توسط سلول‌های سرطانی مورد سوءاستفاده قرار گیرد و توضیحی برای بازگشت برخی تومورها در قالبی تهاجمی‌تر و مقاوم‌تر نسبت به درمان باشد.

محققان معتقدند یافته‌های جدید می‌تواند راه را برای توسعه درمان‌هایی هموار کند که هم ترمیم زخم‌ها را تسریع می‌بخشد و هم از عود سرطان جلوگیری به عمل می‌آورد.

شناسایی سلول‌های مقاوم و راز بقای آن‌ها

در این پژوهش، تیمی به سرپرستی تسلیل براون آزمایش کلاسیک پرتودهی به لارو مگس میوه را با استفاده از فناوری‌های ژنتیکی پیشرفته تکرار کرد. محققان موفق شدند گروهی از سلول‌ها را شناسایی کنند که با وجود فعال شدن مسیر مرگ سلولی، زنده می‌مانند.

سلول‌های DARE و NARE

این سلول‌های مقاوم به مرگ، DARE نام گرفتند. این سلول‌ها نه‌تنها از مرگ جان سالم به در می‌برند، بلکه به‌سرعت تکثیر شده و ظرف ۴۸ ساعت نزدیک به نیمی از بافت آسیب‌دیده را بازسازی می‌کنند. همچنین گروه دیگری از سلول‌های مقاوم به مرگ به نام NARE شناسایی شد، اما مشخص گردید که بازسازی بافت بدون حضور سلول‌های DARE عملاً متوقف می‌شود.

پروتئین حرکتی و توقف مرگ سلولی

بررسی‌های بیشتر نشان داد که راز مقاومت سلول‌های DARE در برابر مرگ، توقف فرایند مرگ سلولی در همان مرحله آغازین است. در این سلول‌ها، کاسپاز آغازگر فعال می‌شود، اما به دلیل عملکرد یک پروتئین حرکتی که کاسپاز آغازگر را به غشای سلول متصل می‌کند، مانع فعال شدن کاسپازهای اجرایی می‌شود. غیرفعال‌سازی این پروتئین منجر به مرگ سلول‌های DARE و اختلال در بازسازی بافت شد.

مقاومت تومورها و حفظ تعادل در بافت

محققان همچنین دریافتند که سلول‌های حاصل از DARE‌ها در مواجهه مجدد با پرتودرمانی تا هفت برابر مقاوم‌تر از سلول‌های اولیه هستند. این یافته می‌تواند توضیح دهد که چرا برخی تومورها پس از پرتودرمانی با شدتی بیشتر و مقاوم‌تر بازمی‌گردند.

در بخش پایانی مطالعه، سازوکاری برای جلوگیری از رشد بی‌رویه بافت نیز شناسایی شد. این سازوکار شامل یک حلقه بازخورد منفی است:

• سلول‌های DARE با ترشح سیگنال‌های رشد، سلول‌های NARE را فعال می‌کنند.
• سلول‌های NARE در مقابل، سیگنال‌های بازدارنده ترشح می‌کنند.
• این سیگنال‌های بازدارنده، رشد بیش از حد DARE‌ها را مهار کرده و تعادل میان ترمیم بافت و جلوگیری از توده‌زایی را حفظ می‌کنند.

پژوهشگران امیدوارند نتایج این مطالعه که با همکاری دانشمندانی از آمریکا و اسپانیا انجام شده، به درک بهتر سازوکارهای ترمیم بافت و مقاومت به مرگ سلولی در انسان منجر شود و راهکارهای مؤثرتری برای درمان سرطان و ترمیم آسیب‌های بافتی ارائه دهد.