کشف کلید ژنتیکی تنظیم سلول‌ها در جنین

در گزارشی تازه از پژوهشگران آزمایشگاه علوم پزشکی شورای تحقیقات پزشکی بریتانیا (MRC Laboratory of Medical Sciences)، مکانیزمی جدید و ناشناخته در نحوه فعال و غیرفعال شدن ژن‌ها در دوران رشد جنینی کشف شده است؛ مکانیزمی که نقش حیاتی در تولید انواع سلول‌های متفاوت در بدن دارد.

این مطالعه که در مجله معتبر Developmental Cell منتشر شده، به سرپرستی ایرن آمبلار و ویکی متزیس از گروه «کنترل رونویسی و تکوین» و با همکاری تیم‌های پژوهشی کروماتین و ژنوم محاسباتی تنظیمی انجام شده است.

چگونه سلول‌های مشابه، کارکرد‌های متفاوت پیدا می‌کنند؟

تمام سلول‌های بدن دارای یک محتوای ژنتیکی یکسان هستند، اما با روشن و خاموش شدن انتخابی برخی ژن‌ها—فرایندی موسوم به «بیان ژن» —در مسیر تخصصی شدن قرار می‌گیرند. برای نمونه، سلول‌های چشم و بازو هر دو همان ژن‌ها را دارند، اما بسته به نوع بیان ژن، ساختار‌ها و عملکرد‌های کاملاً متفاوتی پیدا می‌کنند.

در این پژوهش، تمرکز اصلی بر روی ژنی به نام Cdx۲ بود که نقش مهمی در تولید سلول‌های پیش‌ساز نخاعی در زمان و مکان خاصی از رشد جنینی ایفا می‌کند. مدت‌زمان فعالیت این ژن مشخص می‌کند که سلول‌ها در چه زمانی به سلول‌های نخاعی تبدیل می‌شوند.

کشف یک «کاهنده» در DNA

دانشمندان در جریان این مطالعه موفق شدند یک عنصر ژنتیکی ناشناخته را شناسایی کنند که آن را "کاهنده" یا attenuator نامیدند. برخلاف «تقویت‌کننده‌ها» (enhancers) و «خاموش‌کننده‌ها» (silencers) که به‌طور کلی موجب فعال یا غیرفعال شدن ژن‌ها می‌شوند، این کاهنده به‌صورت هدفمند و وابسته به نوع سلول و زمان، شدت بیان ژن را کاهش می‌دهد.

ژن‌پژوهی با دقت بالا: سوئیچ تنظیم شدت بیان ژن

پژوهشگران با تغییر این عنصر توانستند مدت‌زمان و شدت فعالیت ژن Cdx۲ را کنترل کنند—در واقع عملکردی شبیه به یک "دیمر ژنتیکی" یا سوئیچ نوری داشت که می‌توان شدت نور را تنظیم کرد. با اختلال در این عنصر در جنین موش، نقش حیاتی آن در شکل‌گیری الگوی بدن نیز تأیید شد.

افق‌های جدید در کنترل برنامه‌ریزی‌شده ژن‌ها

این یافته‌ها گامی بزرگ به سوی بیان ژن برنامه‌پذیر است؛ توانایی کنترل دقیق فعالیت ژن‌ها در مکان و زمان مشخص، که می‌تواند انقلابی در توسعه درمان‌های هدفمند ایجاد کند. چنین رویکرد‌هایی می‌تواند به تنظیم انتخابی بیان ژن‌ها در بافت‌های خاص کمک کند—رویکردی که برای درمان بیماری‌هایی که به دلیل اختلال در تنظیم ژن ایجاد می‌شوند، بسیار ارزشمند خواهد بود.

ویکی متزیس در مورد اهمیت این پژوهش گفت: «ما هیجان‌زده‌ایم، زیرا تحقیقات پیشین نشان داده که ژنوم ما انواع مختلفی از عناصر تنظیمی را در خود دارد که می‌توانند بیان ژن را به‌طور دقیق تنظیم کنند، اما شناسایی آنها بسیار دشوار بوده است. اگر بتوانیم این چالش را حل کنیم، فرصت‌های بی‌نظیری برای درمان بیماری‌ها از طریق تنظیم دقیق بیان ژن در اختیار خواهیم داشت.»

آینده پزشکی در دل ژنوم غیررمزگذار

این مطالعه در ادامه مجموعه‌ای از پژوهش‌های نوظهور است که به نقش حیاتی DNA غیررمزگذار در تنظیم ژن‌ها می‌پردازد. حوزه‌ای که می‌تواند پزشکی را متحول کرده و به طراحی درمان‌های ژنی نوین، بهبود روش‌های درمانی و حتی جلوگیری از بیماری‌ها منجر شود.

انتهای پیام/