یک ردۀ سلولی جدید یافت شده در موش: امیدهای تازه در

بازسازی بافت و ترمیم قطع عضو در پستانداران

شماره ثبت اکتشاف: 63099 ، تاریخ ثبت: 1388/12/6

مجری طرح پرهام جبارزاده ، شماره گرانت: 08/1/482

  چکیده

بازسازی و ترمیم بافت در یوکاریوت هایی مثل اسفنج، هیدر، پلاناریاها، و دوزیستان مشاهده شده است ولی چنین توانایی در پستانداران نادر است. در سلول های بنیادی ،  روشن شدن ژن Oct4 ، ژن p21 را مهار کرده و تقسیم سلولی را آغاز می کند. در سلول های گوش موش ، 48 ساعت پس از ایجاد زخم آثار ترمیم مشاهده می شود. در سلول های کشت شده با استفاده از RT-PCR و western blotting بیان ژن Oct4 ، هم در سطح نسخه برداری و هم در سطح پروتئین سازی ، ردیابی شد. تعیین توالی ژن Oct4 نیز صورت گرفت که با توالی ثبت شده در NCBI  مطابقت داشت. مطالعه باندهای حاصل از RT-PCR بیان ژن Oct4 را در سلول های بلاستومایی و نتیجه حاصل از وسترن بلاتینگ ترجمه پروتئین Oct4 را در این سلول ها نشان می دهد. در مقالۀ حاضر برای اولین بار نقش ژن Oct4 در سلول های بلاستومایی لالۀ گوش موش خانگی نشان داده شده است و ارتباط سلول های بنیادی را با بازسازی بافت در این جاندار روشن می کند. این امر نشان می دهد که در موش و پستانداران دیگر می توان امیدوار بود که در اثر زخم های وارده و قطع عضو ، عوامل القا کننده ای آزاد می شوند که سلول های اطراف زخم را تبدیل به سلول های بنیادی می­کنند. نتیجه این تحقیق جهت درمان بیماری هایی همچون جزام و قانقاریا مفید است.

  مقدمه

  ده سال پیش دکتر Elen Heber Katz به ترمیم سوراخ گوش موش در میان جانوران آزمایشگاهی اش پی برد (7). از آن پس وی و دیگر بیولوژیست های مولکولی بدنبال علل این بازسازی بودند (7 و 25). برای اینکه یک عضو ترمیم شود باید ساختار تمایز نیافته ای در عضو بوجود آید و سپس این سلول های تمایز نیافته بتوانند بافت های گوناگون در عضو آسیب دیده را از جمله عروق خونی، غضروف، و پوست بسازد (2).

p21 که بعنوان یک ژن سرکوبگر تومور فرصت ترمیم DNA را در سلول در حال تقسیم می دهد ، مورد توجه بسیاری از محققین است و خاموش کردن آن می تواند تقسیم را در سلول های بالغ از نو آغاز کند (2 و 10). خاموش سازی ژن p21 باعث ترمیم در گوش موش MRL شده است (2). اگرچه p21 و p53 که در ترمیم DNAی آسیب دیده و مهار تقسیم سلولی نقش ایفا می کنند ، انتخاب مناسبی برای مطالعه ترمیم و بازسازی عضو آسیب دیده هستند (2)، ولی یافتن ارتباط سلول های بنیادی با فرآیند بازسازی عضو انتخاب بهتری است.

سلول های بنیادی در بسیاری از بافت ها و اندام های بدن جانوران وجود دارند و علاوه بر تمایز نیافته بودن و داشتن توانایی تکثیر نامحدود، می توانند تحت شرایط فیزیولوژیک خاص و فاکتورهای ویژه ، القاء شده و تمایز یابند (28). توانایی سلول های بنیادی برای متمایز شدن به انواع سلول ها، متفاوت است.

در موش فاکتور نسخه برداری متصل شونده به اکتامر 4 (Oct4) که دارای 352 اسید آمینه است و توسط ژن POU5F1 واقع در کروموزوم 17 بیان می شود ، بعنوان مارکر سلول های بنیادی شناخته می شود (23 و 24). در سلول های جنینی، ژن Oct4 به ترتیب در سلول های مورولا ، ICM ، اپی بلاست ، و سلول های زاینده جنسی بیان می شود که به تدریج همزمان با تمایز بافتی بیان آن کاهش می یابد (14 و 19). این ژن در بافت های تمایز یافته بیان نمی شود (16). از آنجا كه ژن Oct4 يك فاكتور نسخه­ برداری است، در تنظيم بيان بسياري از ژن­ها نقش ايفا مي­كند كه نتيجه­ ي بيان اين مجموعه ژني، ايجاد و حفظ حالت بنيادي سلول هاست (26). در ترمیم اندام­های پستانداران، مفهوم تمايز زدايي براي سلول ها مطرح نيست بلكه سلول­هاي بنيادي بالغ بر حسب نياز، توانايي امكان ترميم را فراهم مي آورند (30).  مشخص شده است كه سلول ها در طي فرآيند تمايز جنيني و ايجاد رده هاي سلولي سوماتيك، بيان Oct4 را از دست مي دهند و اين در حالي است كه سلول هايي كه بيان Oct4 را حفظ مي كنند به صورت پرتوان باقي مانده و صلاحيت و شايستگي تبديل شدن به سلول هاي زايشي را پيدا مي کنند (18).

با توجه به اینکه سلول های بنیادی با بیان دائمی ژن Oct4 ، خاصیت پرتوانی خود را حفظ می کنند (18) ، با ردیابی این ژن می توان همکاری سلول های بنیادی را در فرآیند ترمیم، ثابت کرد. موفقیت در شناسایی مهمترین ژن در بازسازی بافت ، می تواند ما را در بکارگیری القا کننده های بیان ژن یاری رساند ، و با افزایش بیان آن ، بیمارانی که از قطع عضو و یا بیماری هایی نظیر قانقاریا رنج می برند ، درمان کرد.

 ایجاد پانچ به قطر 3 ميلي متر در لاله گوشِ موش و پر شدن محل پانچ بعداز مدت زمان کوتاه، این سوال را مطرح می­سازد که حضور چه عواملی سبب انجام ترمیم با سرعت بالا دراین پستاندار است؟ آيا سلول هاي بنيادي بالغ گوش با توانايي ترميم و تكثير بالا در اين فرآيند شركت دارند يا مكانيسمي مشابه دوزيستان دم دار مسئول چنين سرعت بالايي در ترميم است؟ از آنجاییکه Oct4 با کاهش بیان p21 تقسیم سلولی را فعال نگه می دارد (10) ، در این تحقیق قصد ما شناسایی بیان ژن Oct4 در سلول های کشت شدۀ بلاستومایی حاصل از گوش موش بود تا نقش سلول های بنیادی در ترمیم بافت تایید شود.

مواد و روش ها:اصل مقاله پس از چاپ در یک ژورنال بین المللی از طریق سایت برای دانلود گذاشته می شود.

نتایج:

بحث و نتیجه گیری:

منابع:

1-   Alex J.L., Sarathi D.P., Goel S., & Kumar S. (2005) Isolation and characterization of a Mouse embryonic stem cell line that contributes efficiently to the germ line. Current Science, 88:1167-1169.

2-      Bedelbaeva, Kh. , Snyder, A., Gourevitch, D., Clark, L., Zhang, XM, Leferovich, J., Cheverud, JM, Lieberman, P.,  and Heber-Katz, E. (2010) Lack of p21 expression links cell cycle control and appendage regeneration in mice, http://www.pnas.org/content/107/13/5845.

3-   Blau H.M., Brazelton T.R., & Weismann J.M.  (2002) The evolving concept of a stem cell. Cell, 105:829-841.

4-   Cameron J.A. (2002) Cell and developmental biology:  Cellular & molecular mechanisms that control amphibian limb regeneration.

5-   Chambers I, Smith A. (2004) Self- renewal of teratocatrcinoma and embryonic stem cells. Oncogene, 23:7150-7160.

6-   Chen S, Zhang Q, Wu X, Schaltz PG, Ding S. (2004) Dediffrentiation of lineage committed cells by a small molecule. Am. Chem. Soc, 126: 410-411.

7-   Clark, L. D. Clark, R. K, Heber-Katz, E. (1998) A New Murine Model for Mammalian Wound Repair and Regeneration, Clinical in Immunology & Immunopathology, Vol. 88, No. 1, July, pp. 35–45.

8-   Desquenne Clark,L., Clark, R., and Heber-Katz, E. (1998). A new model for mammalian wound  repair and regeneration. Clin.imm. and Immunopath. 88: 35-45.

9-   Fukashi I., Junichi M., & Katsuhiro O. (2006)  Differences in gene expression patterns between somatic cell nuclear transfer embryos constructed with either Mouse granulose cells or their derivatives. Anim. Rep. Science, 93:76-87.

10-    Jungwoon, L., Yeorim, G., Inyoung, K., Yong-Mahn, H., & Jungho, K. (2010) Oct-4 controls cell-cycle progression of embryonic stem cells, Biochem. J. 426, 171–181.

11-    Lee K., Nichols J., & Smith A. (1996) Identification of a developmentally regulated protein tyrosine phosphatase in embryonic stem cells that is a marker of pluripotential epiblast and early mesoderm. Mech Dev, 59:153-164.

12-    Metcalfe, A.D.,  Bartlett, J.P, Beare, A.H.  &  Ferguson, M.W.J (2005) Characterising Mechanisms of Regeneration for Future Applications in Tissue Engineering, European Cells and Materials Vol. 10. Suppl. 2: 16.

13-    Okamoto K. (1990) A novel octamer binding transcription factor is differentially expressed in Mouse embryonic cells. Cell, 60:461-472.

14-    Ovitt C.E., & Scholer H.R. (1998) The molecular biology of Oct-4 in the early Mouse embryo. Mol. Hum. Rep , 4:1021-1031.

15-    Palmier S.L., Peter W., Hess H., & Scholer H.R. (1994) Oct-4 transcription factor is differentially expressed in the Mouse embryo during establishment of the first two extra embryonic cell lineages involved in implantation. Dev. Biol, 166:259-267.

16-    Palmieri S.L., Peter W., & Hess H.  (1994) Oct-4 transcription factor is differentially expressed in the Mouse embryo during establishment of the first two extraembryonic cell lineages involved in implantation. Dev Biol, 166:259-267.

17-    Pelton T.A., Sharma S., schulz T.C., Rathjen J., & Rathjen P.D. (2002) Transient pluripotent cell populations during primitive ectoderm formation: correlation of in vivo and in vitro pluripotent cell development. Cell. Sci, 115:329-339.

18-    Pesce M., Gross M.K., & Scholer H.R. (1998) In line with our ancestors : Oct-4 and the mammalian germ. Bioessays, 20:722-732.

19-    Pesce M., & Scholer H.R. ) 2001) Oct4: gatekeeper in the beginnings of mammalian development. Stem cells, 19:271-278.

20-    Pesce M., Wang X., Wolgemuth D.J., & Scholer  H. (1998) Differential expression of the Oct-4 transcription factor during Mouse germ cell differentiation. Mech. Dev,71:89-98.

21-    Rosner M.H. (1990) A POU- domain transcription factor in early stem cells and germ cells of the mammalian embryo. Nature, 345:686-692.

22-    Sawada R., Ito T., & Tsuchia T. (2006) Changes in expression of genes related to cell proliferation in human mesenchymal stem cells during in vitro culture in comparison with cancer cells. Artif Organs, 9:179-184.

23-    Scholer H. (1990) Oct-4: a germ line specific transcription factor mapping to the Mouse t-complex. EMBO J, 9:2185-2195.

24-    Scholer H. (1990) New type of POU domain in germ line- specific protein Oct-4. Nature , 334:435-439.

25-    Seitz, A., Aglow, E., and Heber-Katz, E., (2002) Recovery from spinal cord injury: A new transection model in the C57Bl/6 mouse. J. Neuroscience Research 67: 337-345.

26-    Tai M.H. (2005) Chang C.C., Olson L.K., & Trosko J.E.  Oct4 expression in adult human stem cells: evidence in support of the stem cell theory of carcinogenesis. Carcinogenesis, 26:495-502.

27-    Takeda J., Seino S., & Bell G.I. (1992) Human Oct3 gene family: cDNA sequences, alternative splicing , gene organization chromosomal location , and expression at low levels in adult tissues. Nucleic Acids Res, 20:4613-4620.

28-    Thomson J.A., Itskovitz-Eldor J., Shapiro S.S., Waknitz M.A., Swiergiel J.J., Marshal V.S., & Jones J.M. (1998) Embryonic stem cell lines derived from human blstocysts. Science, 282:1145-1147.

29-    Tonis P.A. (2004) Regeneration in vertebrates. Dev Biol, 221:273-284.

30-    Tonis P.A. (2002) Regenarative biology: The emerging field of tissue repair and regeneration, Differentiation.70:397-409.

31-    Toto P.D., & Annoni J.D. (1963) Histogenesis of newt blastema. Loyal university school of Dentistry, Chicago,  Illinois.

+ نوشته شده در  سه شنبه 7 اردیبهشت1389ساعت 19:5  توسط حامد موحدزاده   |