ข่าว | โครงสร้างเซลล์ส่งผลต่อพัฒนาการของตัวอ่อนอย่างไร: บทบาทของรอยต่อแน่น

ข่าว | โครงสร้างเซลล์ส่งผลต่อพัฒนาการของตัวอ่อนอย่างไร: บทบาทของรอยต่อแน่น

ระหว่างพัฒนาการของตัวอ่อนมนุษย์ สัญญาณระดับโมเลกุลจะกำกับให้เซลล์แบ่งตัวและเปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่เฉพาะ ซึ่งท้ายที่สุดเป็นตัวกำหนดตำแหน่งและอัตลักษณ์ของเซลล์ในตัวอ่อน กระบวนการสร้างชั้นเนื้อเยื่อตัวอ่อนเป็นขั้นตอนพื้นฐานที่เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนชั้นเดียวเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์สามชั้น ซึ่งจะพัฒนาเป็นโครงสร้างต่างๆ ของร่างกาย

งานวิจัยล่าสุดชี้ว่า รอยต่อแน่นระหว่างเซลล์อาจมีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้ นักวิจัยจากศูนย์วิจัยเซลล์ iPS ของ Gladstone Institutes พบว่า รอยต่อแน่นมีความสำคัญต่อกระบวนการสร้างชั้นเนื้อเยื่อตัวอ่อนของมนุษย์ และให้มุมมองใหม่แก่งานวิจัยเซลล์ต้นกำเนิดและการออกแบบแบบจำลองการทดลองที่เกี่ยวข้อง

กระบวนการสร้างชั้นเนื้อเยื่อตัวอ่อนและความก้าวหน้าของงานวิจัย

ระหว่างกระบวนการนี้ เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนจะเปลี่ยนแปลงเป็นเนื้อเยื่อตัวอ่อนสามชั้น การศึกษากระบวนการดังกล่าวมีความสำคัญต่อเวชศาสตร์ฟื้นฟู นักวิทยาศาสตร์มักจำลองกระบวนการนี้ด้วยเซลล์ต้นกำเนิดพหุศักยภาพชนิดเหนี่ยวนำ (เซลล์ iPS) ซึ่งเปลี่ยนมาจากเซลล์ผู้ใหญ่และสามารถพัฒนาเป็นเซลล์ร่างกายได้ทุกชนิด

ขณะศึกษากระบวนการสร้างชั้นเนื้อเยื่อตัวอ่อนด้วยเซลล์ iPS นักวิทยาศาสตร์พบว่าเซลล์ตอบสนองแตกต่างกัน แม้ทุกเซลล์จะได้รับการกระตุ้นด้วย BMP4 ซึ่งเป็นโมเลกุลส่งสัญญาณสำคัญ ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าเหตุใดมีเพียงบางเซลล์ที่เปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ทั้งที่ได้รับสัญญาณ BMP4 เหมือนกัน

ดร. อิวานา วาซิก หัวหน้าคณะวิจัย สังเกตว่าเซลล์ iPS รวมกลุ่มกันในจานเพาะเลี้ยงและเกิดรอยต่อแน่น ซึ่งเชื่อว่าเป็นแนวกั้นไม่ให้โมเลกุลส่งสัญญาณผ่านระหว่างเซลล์ เธอยังพบว่ารอยต่อเหล่านี้ไม่ได้ก่อตัวอย่างสมบูรณ์เสมอไป

รอยต่อแน่นส่งผลต่อกระบวนการสร้างชั้นเนื้อเยื่อตัวอ่อนอย่างไร

การทดลองเพิ่มเติมแสดงว่า รอยต่อแน่นก่อตัวตามปกติเมื่อเพาะเลี้ยงเซลล์ในพื้นที่ที่จำกัดน้อยลง หลังเติม BMP4 มีเพียงเซลล์บริเวณขอบกลุ่มที่ได้รับสัญญาณมากพอให้เริ่มเปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่เฉพาะ

ดร. วาซิก กล่าวว่า "รอยต่อแน่นระหว่างเซลล์ดูเหมือนจะป้องกันไม่ให้เซลล์ตอบสนองต่อสัญญาณ BMP4 แต่เซลล์บริเวณขอบไม่ได้สร้างรอยต่อแน่นกับเซลล์อื่น จึงรับสัญญาณ BMP4 ที่แรงที่สุดได้"

เพื่อยืนยันความสำคัญของรอยต่อแน่นในกระบวนการนี้ นักวิจัยใช้เทคนิคตัดต่อยีน CRISPR เพื่อยับยั้งการสร้าง TJP1 ซึ่งเป็นโปรตีนสำคัญของรอยต่อแน่น เมื่อไม่มี TJP1 ทุกเซลล์ตอบสนองต่อ BMP4 ไม่ใช่เฉพาะเซลล์บริเวณขอบ

ศาสตราจารย์ยามานากะอธิบายว่า "การทดลองของเราแสดงว่า เมื่อกำจัดรอยต่อแน่น เซลล์ทั้งหมดสามารถตอบสนองต่อ BMP4 ได้ แสดงว่ารอยต่อแน่นทำหน้าที่กั้นสัญญาณในแบบจำลองกระบวนการสร้างชั้นเนื้อเยื่อตัวอ่อน และโครงสร้างเซลล์มีความสำคัญต่อการรับสัญญาณที่กระตุ้นให้เซลล์เปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่เฉพาะ"

ความก้าวหน้าใหม่ในการวิจัยเซลล์สืบพันธุ์

ทีมวิจัยยังพบว่า การยับยั้ง TJP1 ไม่เพียงทำให้เกิดการตอบสนองต่อ BMP4 แต่ยังก่อให้เกิดเซลล์คล้ายเซลล์สืบพันธุ์ปฐมภูมิอีกด้วย เซลล์เหล่านี้พัฒนาจากเซลล์ iPS และมีรูปร่างกับการทำงานคล้ายเซลล์ต้นกำเนิดอสุจิและเซลล์ไข่ของมนุษย์

ดร. วาซิก กล่าวว่า "การยับยั้ง TJP1 ทำให้เรามีวิธีใหม่ในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ชนิดพิเศษเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งอาจนำไปสู่แนวทางใหม่ในการรักษาภาวะมีบุตรยากในผู้หญิง"

แนวทางประยุกต์ใช้

ทีมวิจัยหวังว่าผลการศึกษานี้จะช่วยพัฒนาเทคนิคการเปลี่ยนเซลล์ต้นกำเนิด โดยเฉพาะการสร้างเซลล์ไข่ของมนุษย์ ปัจจุบัน ดร. วาซิก ได้ก่อตั้ง Vitra Labs เพื่อนำวิธีนี้ไปใช้รักษาภาวะมีบุตรยากในผู้หญิง โดยเฉพาะการสร้างเซลล์ไข่สำหรับการปฏิสนธินอกร่างกาย (IVF)

เธอกล่าวเสริมว่า "เรากำลังพยายามจำลองชีววิทยาของการสร้างเซลล์ไข่ และหวังว่าวิธีนี้จะสร้างไข่สำหรับใช้ในการทำ IVF ได้"

ที่มาของเรื่อง:

รวบรวมจากอินเทอร์เน็ต