سلول‌های "زامبی" چه هستند و چرا دانشمندان می‌خواهند آنها از بین بروند؟

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، دانشمندان به سلول‌های پیر، لقب "سلول‌های زامبی" داده‌اند. این سلول‌های پیر مانند زامبی‌ها، آسیب می‌بینند اما نمی‌میرند و همچنان وجود دارند.

داروهایی به نام "سنولیتیک"(senolytic) به عنوان کاندیدایی برای رسیدگی به این مشکل شناسایی شده‌اند. سنولیتیک‌ها داروهایی هستند که به طور انتخابی سلول‌های پیر را برای تخریب هدف قرار می‌دهند.

طبق مطالعه اخیر محققان دانشگاه "پیتسبورگ" که در مجله Nature Structural and Molecular Biology منتشر شده است، آسیب به انتهای کروموزوم‌های انسان می‌تواند «سلول‌های زامبی» را ایجاد کند که هنوز زنده هستند، اما نمی‌توانند فعالیت کنند.

هنگامی که سلول‌ها آماده‌ی تقسیم می‌شوند، دی‌ان‌ایِ آنها محکم در اطراف پروتئین‌ها پیچیده می‌شود تا کروموزوم‌هایی تشکیل شود که ساختار و پشتیبانی از مواد ژنتیکی را فراهم می‌کنند. در انتهای این کروموزوم‌ها کشش‌های تکراری DNA به نام "تلومر" وجود دارد که یک کلاهک محافظ برای جلوگیری از آسیب به ماده ژنتیکی تشکیل می‌دهد. با این حال، تلومرها هر بار که یک سلول تقسیم می‌شود، کوتاه می‌شوند. این بدان معناست که با افزایش سن، سلول‌ها بیشتر و بیشتر تقسیم می‌شوند و تلومرها به طور فزاینده‌ای کوتاه‌تر می‌شوند و به احتمال زیاد توانایی خود را برای محافظت از DNA از دست می‌دهند.

آسیب به مواد ژنتیکی می‌تواند منجر به جهش‌هایی شود که موجب تقسیم غیرقابل کنترل سلول‌ها و در نتیجه سرطان می‌شود. سلول‌ها زمانی که تلومرهای آن‌ها پس از تقسیم‌های بیش از حد، بسیار کوتاه می‌شوند و به طور بالقوه در طول این مسیر آسیب می‌بینند، سرطانی نمی‌شوند، اما با وارد شدن به حالت زامبی‌مانند که از تقسیم سلول‌ها از طریق فرآیندی به نام "پیری سلولی" جلوگیری می‌کند، سرطانی می‌شوند.

از آنجا که سلول‌های پیر یا زامبی در برابر مرگ مقاوم هستند، با افزایش سن در بدن انباشته می‌شوند. البته آنها می‌توانند با تحریک پیری در سلول‌های مجاور و ارسال این سیگنال به سیستم ایمنی که آنها در معرض خطر سرطانی شدن هستند، سلول‌های ایمنی را برای پاکسازی سلول‌های سرطانی فرابخوانند و بدین ترتیب برای سلامتی مفید باشند. در مقابل، آنها همچنین می‌توانند با افزایش انباشتگی به اختلال در بهبود بافت و عملکرد سیستم ایمنی و ترشح مواد شیمیایی که التهاب و رشد تومور را تحریک می‌کنند، به بیماری کمک کنند.

محققان می‌گویند ما می‌خواستیم بدانیم که آیا آسیب مستقیم به تلومرها می‌تواند برای تحریک پیری و ساخت سلول‌های زامبی کافی باشد یا خیر. برای پی بردن به این موضوع، باید آسیب را فقط به تلومرها محدود کنیم. بنابراین ما پروتئینی را به تلومرهای سلول‌های انسانی که در آزمایشگاه رشد کرده بودند، متصل کردیم. سپس یک رنگ به پروتئین اضافه کردیم که آن را به نور حساس می‌کرد. تابش نور قرمز دور یا نوری با طول موج کمی کوتاه‌تر از نور فروسرخ به سلول‌ها، پروتئین را وادار می‌کند تا رادیکال‌های آزاد اکسیژن – مولکول‌های بسیار واکنش‌پذیری که می‌توانند به DNA آسیب برسانند - درست در تلومرها تولید کند و بقیه کروموزوم‌ها و سلول‌ها را در امان نگه دارد.

محققان می‌گویند، ما دریافتیم که آسیب مستقیم به تلومرها برای تبدیل سلول‌ها به سلول‌های زامبی، حتی زمانی که این کلاهک‌های محافظ کوتاه نشده باشند نیز کافی است. ما همچنین کشف کردیم که دلیل این امر احتمالاً ناشی از اختلال در همانندسازی DNA در تلومرها بوده است که باعث می‌شود کروموزوم‌ها حتی بیشتر در معرض آسیب یا جهش باشند.

تلومرها به طور طبیعی با افزایش سن، کوتاه می‌شوند. آنها تعداد دفعاتی را که یک سلول می‌تواند تقسیم شود با سیگنال دادن به سلول‌ها برای تبدیل شدن به زامبی در زمانی که به طول مشخصی رسیدند، محدود می‌کنند. اما رادیکال‌های آزاد بیش از حد تولید شده از هر دو فرآیند طبیعی بدن و همچنین قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی مضر مانند آلودگی هوا و دود تنباکو می‌تواند منجر به شرایطی به نام "استرس اکسیداتیو" شود که می‌تواند کوتاه شدن تلومر را تسریع کند. این امر می‌تواند موجب پیری زودرس شود و به بیماری‌های مرتبط با افزایش سن از جمله نقص ایمنی، بیماری قلبی عروقی، بیماری متابولیک و سرطان کمک کند.

مطالعه محققان دانشگاه پیتسبورگ نشان می‌دهد که تلومرها نه تنها به عنوان ساعت زنگ‌دار عمل می‌کنند که نشان می‌دهد یک سلول چندین بار تقسیم شده است، بلکه به عنوان یک زنگ هشدار برای سطوح مضر استرس اکسیداتیو نیز عمل می‌کنند. کوتاه شدن تلومرها مرتبط با افزایش سن تنها چیزی نیست که باعث پیری می‌شود و آسیب به تلومر برای تبدیل سلول به زامبی کافی است.

محققان اکنون در حال مطالعه درمان‌ها و مداخلاتی هستند که می‌تواند تلومرها را از آسیب محافظت کند و از تجمع سلول‌های زامبی جلوگیری کند. تعدادی از مطالعات روی موش‌ها نشان داده‌اند که حذف سلول‌های زامبی می‌تواند با بهبود عملکرد شناختی، توده عضلانی و عملکرد و بهبود عفونت‌های ویروسی، احتمال بهره‌مندی از یک سالخوردگیِ همراه با سلامت را افزایش دهد.

محققان همچنین در حال تولید داروهایی به نام "سنولیتیک" هستند که می‌توانند سلول‌های زامبی را از بین ببرند یا از رشد آنها همان در وهله اول جلوگیری کنند.

این مطالعه جدید بر عواقب آسیب تلومر در سلول‌های در حال تقسیم فعال مانند سلول‌های کلیه و پوست تمرکز داشته است و اکنون محققان در حال بررسی این هستند که چگونه این آسیب در سلول‌هایی مانند نورون‌ها یا سلول‌های ماهیچه قلب که تقسیم نمی‌شوند، رخ می‌دهد.

در حالی که محققان نشان داده‌اند که تلومرهای سلول‌ها و بافت‌های غیرقابل تقسیم با افزایش سن دچار اختلال می‌شوند، مشخص نیست که چرا این اتفاق می‌افتد، چرا که این تلومرها از همان ابتدا نباید کوتاه شوند.

"پاتریشیا اوپرسکو" استاد بهداشت محیطی و شغلی از دانشگاه علوم بهداشتی پیتسبورگ و "رایان بارنز" محقق فوق دکتری در حوزه بهداشت محیطی و شغلی از همین دانشگاه در حال انجام این تحقیقات هستند.