ข่าว | P bodies กำหนดชะตาของเซลล์: ทีมมหาวิทยาลัยโคโลราโดค้นพบกลไกสำคัญในการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์จำเพาะ

ข่าว | P bodies กำหนดชะตาของเซลล์: ทีมมหาวิทยาลัยโคโลราโดค้นพบกลไกสำคัญในการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์จำเพาะ

เซลล์ต้นกำเนิดเป็นหน่วยพื้นฐานอเนกประสงค์ของร่างกาย แต่เซลล์เหล่านี้รู้ได้อย่างไรว่าควรพัฒนาเป็นเซลล์ชนิดใด? หลังการวิจัยเซลล์ต้นกำเนิดมาเกือบสามทศวรรษ นักวิทยาศาสตร์พบเบาะแสสำคัญเกี่ยวกับชะตาของเซลล์ในโครงสร้างเซลล์ที่เรียกว่า P body

งานวิจัยความร่วมมือครั้งใหม่ของมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์และวิทยาลัยแพทยศาสตร์เบย์เลอร์แสดงให้เห็นว่า P bodies มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์จำเพาะ ทีมวิจัยปรับเปลี่ยนหน่วยจัดเก็บภายในเซลล์เหล่านี้และสร้างเซลล์ชนิดที่เคยผลิตได้ยากมากในห้องปฏิบัติการอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งรวมถึงเซลล์ตั้งต้นของเซลล์สืบพันธุ์ที่จะพัฒนาเป็นอสุจิและไข่ รวมถึงเซลล์โททิโพเทนต์ที่พัฒนาเป็นเซลล์ชนิดใดก็ได้ในร่างกาย

“เปรียบเสมือนการเล่นแร่แปรธาตุระดับเซลล์”: ศาสตร์แห่งการควบคุมชะตาของเซลล์

“ผมมองว่านี่เป็นการเล่นแร่แปรธาตุระดับเซลล์รูปแบบหนึ่ง” Justin Brumbaugh ผู้ร่วมเป็นหัวหน้าวิจัยและผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาโมเลกุล เซลล์ และพัฒนาการแห่ง CU Boulder กล่าว “หากเราเข้าใจและควบคุมสวิตช์ที่กำหนดชะตาของเซลล์ รวมทั้งเปลี่ยนเซลล์ชนิดหนึ่งเป็นอีกชนิดได้ เราจะเปิดโลกใหม่แห่งการวิจัยและการประยุกต์ใช้ งานวิจัยของเราเป็นรากฐานของงานดังกล่าว”

ข้อค้นพบนี้อาจไม่เพียงช่วยให้เข้าใจการก่อตัวของตัวอ่อนและต้นกำเนิดของโรคมากขึ้น แต่ยังอาจนำเสนอแนวทางใหม่ในการรักษาภาวะมีบุตรยาก การสร้างอวัยวะขึ้นใหม่ และการทดสอบยา Bruno Di Stefano ผู้ร่วมเป็นหัวหน้าวิจัยและผู้ช่วยศาสตราจารย์ประจำศูนย์เซลล์บำบัดและยีนบำบัดแห่งวิทยาลัยแพทยศาสตร์เบย์เลอร์ กล่าวว่า “การเข้าใจว่าชีววิทยาทำงานอย่างไรในระดับพื้นฐานที่สุดมีคุณค่าอย่างยิ่ง”

เปิดห้องเก็บของภายในเซลล์

นักวิจัยสังเกตการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนของมนุษย์ หนู และไก่ในระยะพัฒนาการต่าง ๆ โดยมุ่งศึกษา P bodies กลุ่ม RNA และโปรตีนขนาดเล็กในไซโทพลาซึมเหล่านี้พบได้ในเซลล์ของสัตว์มีกระดูกสันหลังเกือบทั้งหมด

Roy Parker ศาสตราจารย์ด้านชีวเคมีแห่ง CU Boulder ค้นพบ P bodies ในปี 2003 เดิมนักวิทยาศาสตร์คิดว่าโครงสร้างเหล่านี้เป็นเพียงลิ้นชักเก็บของที่ไม่ใช้แล้วภายในเซลล์ ทำหน้าที่เก็บและย่อยสลาย RNA ที่ไม่ได้ใช้งานในขณะนั้น งานวิจัยใหม่หักล้างมุมมองดังกล่าว โดยพบว่า P bodies คล้ายกล่องจัดเก็บอย่างเป็นระเบียบมากกว่า เซลล์แต่ละชนิดเก็บโมเลกุล RNA ต่างชนิดกันไว้ภายใน และเมื่อ RNA เหล่านี้ถูกปล่อยออกมา ก็สามารถเปลี่ยนทิศทางให้เซลล์ไปสู่ชะตาอื่นได้

Brumbaugh อธิบายว่า “งานวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่า P bodies ควบคุมการเปลี่ยนอัตลักษณ์ของเซลล์ด้วยการกักผลิตผลของยีนบางชนิดไว้ชั่วคราวและยับยั้งการทำงาน”

สิ่งที่น่าทึ่งยิ่งกว่านั้นคือ เมื่อนักวิจัยรบกวน P bodies และทำให้ RNA ภายในถูกอ่านอีกครั้ง เซลล์สามารถย้อนกลับไปยังระยะพัฒนาการที่ยืดหยุ่นกว่าได้ เปรียบเสมือนการย้อนจากกิ่งไม้กลับไปหาลำต้น เซลล์ที่เจริญเต็มที่และเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์จำเพาะแล้วกลับมามีความยืดหยุ่น และสามารถถูกกำหนดให้พัฒนาเป็นเซลล์ชนิดอื่นได้อีกครั้ง

โอกาสใหม่ของเซลล์โททิโพเทนต์

ทีมวิจัยใช้วิธีนี้เปลี่ยนเซลล์ที่เจริญเต็มที่ให้เป็นเซลล์คล้ายเซลล์สืบพันธุ์ระยะแรกเริ่ม (PGCLCs) และเซลล์คล้ายโททิโพเทนต์ Brumbaugh กล่าวว่า “เซลล์โททิโพเทนต์แทบจะเป็นจอกศักดิ์สิทธิ์ของชีววิทยาเซลล์ต้นกำเนิด การผลิตและศึกษาเซลล์เหล่านี้ในห้องปฏิบัติการได้อย่างสม่ำเสมอเป็นเป้าหมายที่ยากอย่างยิ่งมาโดยตลอด”

ความก้าวหน้านี้เปิดโอกาสหลายด้านในอนาคต เซลล์สืบพันธุ์ที่สร้างในห้องปฏิบัติการอาจสนับสนุนการรักษาภาวะเจริญพันธุ์แบบใหม่ ส่วนเซลล์โททิโพเทนต์อาจสร้างอวัยวะหรือเนื้อเยื่อที่เสียหายขึ้นใหม่ได้ ที่สำคัญกว่านั้น เทคนิคนี้อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ย้อนรอยโรคไปถึงต้นกำเนิด ตัวอย่างเช่น เมื่อย้อนเซลล์ประสาทของผู้ป่วยโรคพาร์กินสันกลับไปยังระยะพัฒนาการแรกสุด นักวิจัยอาจสังเกตได้โดยตรงว่าโรคเริ่มต้นอย่างไร

นักพัฒนายายังอาจใช้เซลล์ระยะแรกเหล่านี้สร้างแบบจำลองทดสอบยาที่แม่นยำขึ้น

บทบาทสำคัญของ microRNA

งานวิจัยยังพบว่า RNA ที่ไม่เข้ารหัส โดยเฉพาะ microRNA มีบทบาทสำคัญในการกำหนดว่าโมเลกุล RNA ใดจะถูกเก็บไว้ใน P bodies การควบคุม microRNA เหล่านี้อาจช่วยสนับสนุนการพัฒนาวิธีรักษาโรคเฉพาะในอนาคต

“การเข้าใจกลไกเป็นเพียงก้าวแรก” Di Stefano กล่าว “เมื่อเรารู้แล้วว่าอะไรขับเคลื่อนกระบวนการนี้ เราก็เริ่มปรับเปลี่ยนกระบวนการได้อย่างตรงเป้าหมาย”

แหล่งที่มาของเรื่อง:

รวบรวมจากอินเทอร์เน็ต