از نظر تاریخی، دانشمندان با بررسی پروتئین‌های خاص، چگونگی رشد سلول‌ها و ایجاد سلول‌های تخصصی مانند سلول‌های قلب، کبد یا پوست را مطالعه کرده‌اند. با این حال، هنوز مشخص نیست که چه تعداد از این پروتئین ها بر فعالیت صدها ژن به طور همزمان برای تبدیل یک نوع سلول به نوع سلولی دیگر تأثیر می گذارند. به عنوان مثال، با رشد قلب، سلول‌های بنیادی و سایر سلول‌های تخصصی سلول‌های ماهیچه‌ای قلب، سلول‌های اندوتلیال (پوشش رگ‌های خونی)، سلول‌های ماهیچه صاف و فیبروبلاست‌های قلبی را ایجاد می‌کنند. اما جزئیات این فرآیند همچنان مرموز است.
در نتیجه کمک مالی 6 میلیون دلاری و هفت ساله از موسسه ملی قلب، ریه و خون موسسه ملی بهداشت (NIH)، محققان دانشکده پزشکی پرلمن در دانشگاه پنسیلوانیا تلاش‌های جدیدی را برای کشف این موضوع آغاز کردند. چگونه رشد و نگهداری سلول های قلب تحت تاثیر DNA است. این بینش می تواند به هدایت تحقیقات آینده در مورد درمان های جدید برای بیماری قلبی کمک کند.
محققان Penn Medicine پیشنهاد می‌کنند که معماری هسته‌ای، که در دسترس بودن صدها ژن در یک سلول را کنترل می‌کند، نقش مهمی در دستیابی به هویت مناسب یک سلول دارد. به طور خاص، آنها قصد دارند نحوه بسته‌بندی و سازماندهی DNA را به صورت سه بعدی مطالعه کنند، به این معنی که چگونه DNA به روشی پیچیده تا می‌شود و می‌پیچد تا در فضای کوچک هسته سلول قرار بگیرد. این کار توسط تحقیقات قبلی آنها پشتیبانی می شود، که نشان می دهد معماری هسته ای هویت سلولی قلب را در طول توسعه و بیماری کنترل می کند.
این تحقیق این پتانسیل را دارد که به طور قابل توجهی درک ما از چگونگی پیدایش سلول های قلبی و حفظ هویت خود را برای یک عمر ارتقا دهد. با مشاهده بیماری های مادرزادی قلب و سایر بیماری های قلبی از طریق دریچه نحوه سازماندهی DNA در سلول، بسیاری از فرصت های درمانی که استفاده نشده باقی مانده اند ممکن است آشکار شوند.
راجان جین، دکتر، محقق اصلی، استادیار پزشکی و زیست شناسی سلولی و تکاملی، دانشکده پزشکی پرلمن، دانشگاه پنسیلوانیا
نحوه سازماندهی هسته در داخل سلول ها نقش مهمی در کنترل ژن هایی دارد که هویت سلول را تعیین می کنند. هسته مانند مرکز فرماندهی سلول عمل می کند و کنترل می کند که چه ژن هایی در دسترس یا قابل استفاده هستند.
کار آزمایشگاه جین نشان می‌دهد که روش چین‌خوردگی و چینش DNA در هسته می‌تواند تعیین کند که کدام ژن‌ها در دسترس و فعال هستند و بر هویت سلول تأثیر می‌گذارند. نحوه چین و سازماندهی DNA را می توان با ساختار پیچیده اریگامی مقایسه کرد، جایی که هر چین و چین شکل و عملکرد نهایی را تعیین می کند. هدف این تحقیق کشف نقش چین‌خوردگی ژنوم در کنترل رفتار سلولی، به‌ویژه در سلول‌های قلب، و شناسایی فرآیندهای کلیدی درگیر در این تنظیم است. محققان همچنین بررسی خواهند کرد که چگونه موقعیت مکانی DNA بر فعالیت ژن در طول توسعه سلول های قلب تأثیر می گذارد. با مطالعه این فرآیند، محققان می توانند چگونگی حفظ هویت سلول های قلب را بررسی کنند. این فرآیند برای سلامت کلی ما مهم است. رشد نادرست سلول های قلب یا تغییر هویت آن می تواند به بیماری قلبی مادرزادی یا کاردیومیوپاتی کمک کند.
جین گفت: «همانطور که من آموزش دیدم، همیشه فرض بر این بود که درمان‌ها نمی‌توانند پروتئین‌های خاصی را در هسته هدف قرار دهند، اما این در چند سال گذشته تغییر کرده است. با استفاده از این پیشرفت‌ها و کارهای گذشته به عنوان الهام‌بخش، امیدوارم این تحقیق در نهایت به ما اجازه دهد داروهای جدیدی طراحی کنیم که مستقیماً نحوه سازماندهی DNA را هدف قرار دهد.»
این تحقیق توسط موسسه ملی قلب، ریه و خون NIH (R35HL166663) پشتیبانی می شود.
منبع:
دانشکده پزشکی دانشگاه پنسیلوانیا