العلماء يحددون الجين المسؤول عن شيخوخة الخلايا البشرية

وفقًا لبحث جديد من جامعة ويسكونسن ماديسون، فإن جينًا يسمى GATA6 (بروتين ربط GATA 6)، ينظم شيخوخة الخلايا الجذعية الوسيطة/الخلايا اللحمية البشرية (MSCs).

يمكن أن تؤدي إعادة البرمجة الخلوية إلى عكس الشيخوخة التي تؤدي إلى انخفاض أنشطة خلايا MSC ووظائفها. وهو أمر عرفه الباحثون منذ فترة، لكن ما لم يكتشفوه هو الآليات الجزيئية المسؤولة عن هذا الانعكاس.

لم تعمل الدراسة الجديدة، بقيادة الدكتور وان جو لي من جامعة ويسكونسن ماديسون، على تعزيز المعرفة بشيخوخة الخلايا الجذعية الوسيطة البشرية/الخلايا اللحمية MSC والأمراض المرتبطة بها فحسب، بل قدمت أيضًا نظرة ثاقبة لتطوير استراتيجيات دوائية لتقليل أو عكس عملية الشيخوخة.

قال الدكتور لي: «في حين أننا نتفق مع النتائج السابقة في تجديد الخلايا الجذعية الوسيطة البشرية/الخلايا اللحمية MSC عن طريق إعادة البرمجة الخلوية، فإن دراستنا تتطلع إلى أبعد من ذلك لتقديم نظرة ثاقبة حول كيفية تنظيم الخلايا الجذعية الوسيطة المعاد برمجتها جزيئيًا لتحسين السمات الخلوية للشيخوخة».

بدأ الدكتور لي وزملاؤه باشتقاق خلايا MSCs من السائل الزلالي البشري (SF-MSCs) وإعادة برمجتها إلى خلايا جذعية مستحثة متعددة القدرات (iPSCs)، ثم أعادوا خلايا iPSCs مرة أخرى إلى MSCs، مما أدى في الواقع إلى تجديد خلايا MSCs.

كما بيّن الدكتور لي قائلًا: «عندما قارنا MSCs المعاد برمجتها مع MSCs الأبوية غير المجددة، وجدنا أن الأنشطة المتعلقة بالشيخوخة قد انخفضت بشكل كبير في MSCs المعاد برمجتها مقارنةً بتلك الموجودة في الخلايا الأصلية للوالدين، وأوضح الدكتور لي أن هذا يشير إلى انعكاس شيخوخة الخلايا».

أجرى العلماء بعد ذلك تحليلًا للخلايا لتحديد ما إذا كانت هناك أي تغييرات في التعبير الجيني العالمي ناتج عن إعادة البرمجة، ووجدوا أن التعبير عن بروتين GATA6، الذي يؤدي دورًا مهمًا في نمو الأمعاء والرئة والقلب، قد كُبتت في الخلايا المعاد برمجتها مقارنةً بخلايا التحكم.

أدى هذا الكبت إلى زيادة نشاط البروتين الضروري للتطور الجنيني المسمى القنفذ الصوتي (وهو بروتين مشفر بواسطة جين SHH)، وكذلك مستوى التعبير عن بروتين آخر مثل (FOXP1 وهو بروتين مشفر)، وهو ضروري للنمو السليم للدماغ والقلب والرئة.

وصرح الدكتور لي: «وبالتالي، حددنا مسار (GATA6 / SHH / FOXP1) كآلية رئيسية تنظم شيخوخة الخلايا الجذعية الوسيطة MSC وتجديد الشباب».

لتحديد أي من عوامل نسخ Yamanaka (أي جينات إعادة البرمجة الأربعة المستخدمة لاشتقاق iPSCs) والتي ساهمت في كبت بروتين GATA6 في iPSCs، حلل الفريق تعبير GATA6 استجابةً لانخفاض كل عامل.

أسفر ذلك عن المعلومات التي تفيد بأن بروتين OCT4 وKLF4 فقط هما القادران على تنظيم نشاط GATA6، وهي نتيجة تتوافق مع نتائج العديد من الدراسات السابقة.

وأضاف الدكتور لي: «عمومًا، تمكنا من إثبات أن السائل الزلالي المشتق من الخلايا الجذعية الوسيطة SF-MSCs خضع لتغييرات كبيرة في الخصائص والوظائف نتيجة لإعادة البرمجة الخلوية».

«تشير هذه التغييرات في iPSC-MSCs مجتمعةً إلى تحسن شيخوخة الخلايا».

«الأهم من ذلك، أننا تمكنا من تحديد مسار إشارات البروتينات GATA6 / SHH / FOXP1 كآلية أساسية تتحكم في الأنشطة المتعلقة بشيخوخة الخلية».

«نعتقد أن النتائج التي توصلنا إليها ستساعد في تحسين فهم شيخوخة الخلايا الجذعية الوسيطة البشرية MSC وأهميتها في الطب التجددي».