گامي جديد براي رفع ايرادهاي اخلاقي استفاده از سلول‌هاي جنيني

ر حالي كه به نحوه دستيابي به سلول‌هاي جنيني در روش‌هاي فعلي دستيابي به سلول‌هاي بنيادي در جوامع مختلف از نظر اخلاقي ايراداتي وارد است، روشهاي تازه به علت عدم استفاده از سلول‌هاي جنيني، اميدي تازه جهت تسريع تحقيقات سلول‌هاي بنيادي به مجامع علمي بخشيده است.

 

به گزارش سرويس بين‌الملل «تابناك» به نقل از «آلگمانيه»، «هانس شولر»، مدير مؤسسه بيوپزشکي مولکولي «ماکس پلانک» شهر مونستر آلمان، بار ديگر موفقيتي در بخش توليد «سلول‌هاي بنيادي دوباره برنامه ريزي شده» به دست آورد.

اين سلول‌هاي بنيادي دوباره برنامه‌ريزي شده «جي.پي.اس.» هستند که از بيضه موش به دست مي‌آيند.

با توجه به اين كه استفاده از سلول‌هاي جنيني با چالش‌هاي اخلاقي روبه‌رو بوده، ‌به گونه‌‌اي كه بعضا دامنه آن به مباحث سياسي هم كشيده شده است، استفاده از روش «جي.پي.اس» كه در آن مي‌توان از سلول‌هاي جديد به جاي سلول‌هاي جنيني استفاده كرد، چشم‌انداز تازه‌اي را پيش روي محققان و پژوهشگران سلول‌هاي بنيادي گشوده است.

اين گزارش مي‌افزايد: توانايي و ظرفيت اين سلول‌هاي جديد براي جايگزيني ارگان‌ها و بافت‌ها، ظاهرا مشابه سلول‌هاي بنيادي جنيني است که از نظر سياسي و اخلاقي مناقشه آميز هستند.
شولر نتايج تازه‌ترين مطالعات خود بر سلول‌هاي بنيادي «جي.پي.اس» را نهم ژوئيه سال جاري (بيستم تير) در دومين کنفرانس بين‌المللي سلول‌هاي بنيادي و توليد ارگان‌ها در شهر «درسدن» آلمان ارايه کرد.

از سوي ديگر، سادگي روش شولر و كاهش 50 درصدي خطر ابتلا به سرطان از راه اين سلول‌هاي بنيادي، موجب شده است تا اين روش به عنوان بهترين گزينه براي توليد سلول‌هاي مصنوعي دوباره برنامه‌ريزي شده در مجامع علمي مطرح شود.

اين در حالي است كه به تازگي تيم پژوهشي شولر به همراه «مارتين سنکه» اعلام کردند چنانچه از سلول‌هاي بدن که قابليت کافي را دارند، استفاده شود، مي‌توان با هدايت ژنتيکي کمتري نسبت به گذشته، آنها را اصطلاحا دوباره برنامه‌ريزي کرده و به شرايط جنيني بازگرداند.

شولر توانسته است به جاي ترکيبي از چهار ژن براي برنامه‌ريزي، صرفا با دو ژن دست به چنين اقدامي بزند. استفاده از دو ژن و دخالت ندادن ژن سرطانزا، باعث مي‌شود که ريسک و خطر ابتلا به سرطان از طريق استفاده از اين سلول‌هاي بنيادي نيز 50 درصد کاهش يابد.
اما در اين روش به ويروس نياز است تا ژن‌هاي هدايت کننده در سلول مستقر شوند و اين امر مي‌تواند خطاهاي وخيمي در برنامه‌ريزي سلول نيز ايجاد كند.
اين در حالي است که سلول‌هاي جديد «جي.پي.اس» را مي‌توان کاملا بدون دخالت ژن و ويروس‌ها توليد کرد.

اين آزمايش‌هاي تيم پژوهشي شولر نيز چون گذشته صرفا بر سلول‌هاي موش انجام شده و اين گروه، ماده سلولي براي آزمايش‌هاي خود را از نمونه‌برداري‌هاي کوچکي از بافت بيضه موش به دست آورده‌اند.
شولر پس از سخنراني در کنفرانس بين‌المللي سلول‌هاي بنيادي در گفت‌وگو با روزنامه آلماني «فرانکفورتر آلگماينه» گفت: تيم مؤسسه بيوپزشکي مولکولي ماکس پلانک، نخستين پژوهشگراني هستند که سلول‌هاي بزرگسال بدن را مستقيم و بدون ويروس‌ها به «سلول‌هاي بنيادي پلوري پوتنت» تبديل کرده‌اند.

«پلوري پوتنت» به سلول‌هايي گفته مي‌شود که توانايي رشد و تبديل به تمام سلول‌هاي (اکتودرم، انتودرم و مزودرم) يک موجود زنده از جمله سلول‌هاي بنيادي جنيني را دارند.

سلول‌هاي «جي.پي.اس» مي‌توانند همه فاکتورهاي برنامه‌ريزي دوباره را که براي توليد سلول جوان و بنيادي نياز است، توليد کنند، اما به گفته شولر، شرايط رشد و محيط نيز تعيين کننده هستند.
اين متخصص سلول‌هاي بنيادي در عين حال در کنفرانس درسدن، جزييات اين شرايط را اعلام نکرد.

گفتني است که دو سال پيش نيز پژوهشگران شهر «گوتينگن» در آلمان نيز اعلام کردند که در بافت‌هاي بيضه، سلول‌هاي جالبي کشف کرده‌اند که کاملا شبيه سلول‌هاي بنيادي جنيني هستند.
در اين ميان، شولر و ديگر پژوهشگران شواهدي ارايه کرده‌اند که اين سلول‌ها صرفا در حد محدود قابل تبديل و برنامه‌ريزي دوباره هستند و به هيچ وجه سلول‌هاي بنيادي پلوري پوتنت نيستند.

سلول‌هاي جديد «جي.پي.اس» مستقيم از بافت بيضه به دست نيامده‌اند، بلکه از راه کاشت در آزمايشگاه به دتس آمده‌اند.
به گفته شولر، اين سلول‌ها عملا نسخه‌هايي هستند که از طريق هدايت ژنتيکي از سلول‌هاي بزرگسال و سلول‌هاي بسيار رشد يافته، توليد شده و با تمام تغييرات ضروري در فعاليت و برجستگي و خصوصيت مولکولي ژن‌هاي متعلق به آن، کيفيت سلول‌هاي نزديک به سلول‌هاي جنيني را به خود گرفته‌اند.

شولر در آزمايش ها ثابت کرده است که چنين «برنامه ريزي دوباره سلول» از طريق مصنوعي به طور اندک، يعني به طور حدس از هر صد سلول دو سلول، در لوله آزمايشگاه به وقوع مي‌پيوندد، اما نتيجه همين اندک مي‌تواند، واقعا بسيار شبيه سلول‌هاي بنيادي جنيني باشد.
از ديدگاه شولر، مشخصه‌هاي ژني سلول‌هاي «جي.پي.اس» در مقايسه با سلول‌هاي «آي.پي.اس.» بطور روشن به سلول‌هاي بنيادي جنيني نزديکتر هستند.

«آي.پي.اس.» که دو سال پيش توسط تيم پژوهشگران دانشگاه کيوتو به سرپرستي «شينيا ياماناکا» توليد شدند، به سلول‌هايي گفته مي‌شود که از راه مصنوعي به دست آمده و توانايي رشد و تبديل به انواع ارگان‌هاي ويژه و متنوع چون سلول‌هاي عصبي و کبد را دارند.

شولر در کنفرانس اخير سلول‌هاي بنيادي در درسدن اعلام کرد: «برند فلايشمن» در دانشگاه بن توانست با استفاده از سلول‌هاي بنيادي «جي.پي.اس» عرضه شده از سوي مؤسسه بيوپزشکي مولکولي ماکس پلانک مونستر، نخستين سلول‌هاي قلبي قابل فعاليت و همچنين سلول‌هاي گوناگون سيستم عصبي را در لوله آزمايشگاه پرورش دهد.

از آنجا که از نظر بيولوژي مولکولي، سلول‌هاي «جي.پي.اس» در مقايسه با سلول‌هاي پوست، يک «ماده خام» تازه و از نظر ژنتيکي براي پيوند بافتي و سلولي تقريبا جوان هستند، ولي شولر به عنوان يک پژوهشگر سلول‌هاي بنيادي، اميد بزرگي به سلول‌هاي «جي.پي.اس» بسته است.

منبع

فصل 4 - بخش B1

عملکرد RNA پلیمراز ها :

RNA و DNA پلیمراز هر دو می توانند نوکلئوتید ها را به رشته موجود اضافه کنند و طول آن را افزایش دهند . با این وجود آن ها تفاوت مهمی را بین دو گروه از آنزیم ها با هم دارند : RNA پلیمراز می تواند سنتز رشته جدیدی را راه اندازی کند اما DNA پلیمراز ها نمی توانند. بنابراین در طی همانند سازی DNA الیگونوکلئوتید ها ( پرایمر ) باید توسط یک آنزیم دیگر ساخته شود.

واکنش شیمیایی که توسط RNA پلیمراز کاتالیز می شود در شکل 4-B-2 نشان داده شده است. نوکلئوتید هایی که برای افزایش طول رشته RNA مورد استفاده قرار می گیرند ، ریبونوکلئوزید تری فسفات ها ( NTPs ) هستند. در طی واکنش دو گروه فسفات به عنوان گروه پیروفسفات ( PPi ) رها می شوند. همیشه جهت پیشرفت از 5َ به 3َ می باشد. گروه پیروفسفات نوکلئوتید اول در انتهای 5َ در سر جای خود باقی می ماند.

شکل 4-B-2 : واکنش شیمیایی که توسط RNA پلیمراز ها کاتالیز می شود.

 

شکل 4-B-3 : طرح ساده ای از افزایش طول رشته ها. خطوط عمودی نشان دهنده پنتوز و خطوط کج نشان دهنده پیوند فسفو دی استر می باشند. باز ها توسط علائم N1 , N2  و .. نشان داده شده اند.

 

کلاس های RNA پلیمراز ها :

 

E.coli  

RNA پلیمراز E.coli از پنج زیر واحد تشکیل شده است : دو زیر واحد α ، یک زیر واحد b ، یک زیر واحد b' و زیر واحد s .  b (151 kD)  و b' (156 kD) به طور قابل توجهی از a (37 kD) بزرگ تر هستند. چندین شکل مختلف از زیر واحد s شناخته شده اند ؛ که دارای مقدار وزن مولکولی بین 28 تا 70 کیلو دالتن می باشند. زیر واحد s را همچنین به نام فاکتور s نیز می نامند. این زیر واحد نقش مهمی را در شناسایی سایت آغاز رونویسی ایفا می کند. همچنین این فاکتور دارای فعالیت هلیکازی جهت باز کردن DNA دو رشته ای می باشد. سنتز نوکلئوتید ها توسط سایر چهار زیر واحد دیگر ادامه می یابد ، که این چهار زیر واحد را با هم هسته پلیمراز می نامند. اصلاح هولو آنزیم به آنزیم کامل و دارای فعالیت اطلاق می شود. در این نمونه هولو آنزیم شامل هسته پلیمرازی و فاکتور s می باشد.

 

یوکاریوت ها

سه نوع RNA پلیمراز یوکاریوتی وجود دارد : I ، II و III . هر کدام از آن ها دارای دو زیر واحد بزرگ و 12 تا 15 زیر واحد کوچک می باشند. دو زیر واحد بزرگ با زیر واحد های  b  و b' ( E.coli ) مشابه ( همولوگ ) هستند. دو زیر واحد کوچک مشابه زیر واحد a در E.coli می باشند. با این وجود ، RNA پلیمراز یوکاریوتی دارای زیر واحدی مشابه با فاکتور s E.coli نمی باشد. بنابراین آغاز رونویسی در یوکاریوت ها توسط پروتئین های دیگری انجام می گیرد.

RNA پلیمراز II درگیر رونویسی از تمام ژن های پروتئین ها و اغلب ژن های snRNA ها می باشد. بدون شک این RNA پلیمراز در میان سه نوع RNA پلیمراز دارای اهمیت بیشتری می باشد. دو کلاس دیگر فقط ژن های RNA را رونویسی می کنند. RNA پلیمراز I در هسته واقع شده و از روی ژن های rRNA به جز 5srRNA رونویسی می کند. RNA پلیمراز III در بیرون از هسته قرار دارد و ژن های 5sRNA , tRNA , U6snRNA و برخی از ژن های RNA های کوچک را رونویسی می کند.

 

فصل 4 - بخش B ( نگاه کلی به رونویسی )

نگاه کلی به رونویسی ( Transcription )

رونویسی فرآیندی است که در طی ان از یک رشته DNA به عنوان الگو برای سنتز یک رشته RNA مکمل استفاده می شود. به مثال زیر توجه کنید :

دقت کنید که تمام یوراسل های RNA با آدنین DNA جفت شده اند. چندین اسم مختلف برای رشته های DNA وجود دارد. رشته DNA ای که الگو را آماده می کند را رشته الگو ، رشته منفی و یا رشته antisense مینامند . رشته دیگر DNA را رشته غیر الگو ، رشته کدینگ ، رشته مثبت و یا رشته sense می نامند. بنابراین رشته DNA کدینگ و رشته RNA  هر دو مکمل رشته الگو هستند ، آن ها دارای سکانس های مشابهی هستند البته به جز این که T در رشته DNA کدینگ در رشته RNA توسط U جایگزین می شود.

شکل 4-B-1 . نمایش شماتیک رونویسی. ( a ) DNA قبل از رونویسی . ( b ) زمان رونویسی ، DNA از هم باز می شود و یکی از رشته ها به عنوان الگو برای سنتز RNA مکمل استفاده می شود.

جهت رشد ( سنتز ) رشته های نوکلئوتید همیشه از 5َ به 3َ می باشد. این اصل فقط برای سنتز RNA در زمان رونویسی نیست بلکه همچنین برای سنتز DNA در زمان همانند سازی نیز می باشد. آنزیم هایی ( که پلیمراز نامیده می شوند ) برای کاتالیز سنتز رشته های نوکلئوتید اسید به کار می روند. رشته RNA توسط RNA پلیمراز ها سنتز می شود. رشته DNA توسط DNA پلیمراز ها سنتز می شود.

اتصال پلیمراز ها به سایت اتصال . سکانس های DNA ای که دارای سیگنال آغاز رونویسی هستند را پروموتور می نامند. پلیمراز های پروکاریوتی می توانند پروموتور را بشناسند و به آن متصل شوند ، اما پلیمراز های یوکاریوتی برای انجام این عمل وابسته به پروتئین هایی هستند که فاکتور های رونویسی خوانده می شوند.

باز شدن ( melting ) مارپیچ DNA دو رشته ای ( شکل 4-B-1 ) آنزیمی که می تواند DNA دو رشته ای را از هم باز کند را هلیکاز می نامند. پلیمراز های پروکاریوتی دارای خاصیت هلیکازی می باشند اما پلیمراز های یوکاریوتی فاقد این خاصیت هستند. باز شدن DNA یوکاریوتی توسط فاکتور های خاص رونویسی انجام می گیرد.

سنتز RNA بر اساس توالی های رشته DNA الگو. RNA پلیمراز ها از نوکلئوزید های تری فسفات ( NTPs ) برای ساخت رشته RNA  استفاده می کنند.

 

 I. پایان سنتز. پروکاریوت ها و یوکاریوت ها از سیگنال های متفاوتی برای خاتمه رونویسی استفاده می کنند. ( نکته : کدون stop در کد های ژنتیکی ، سیگنالی برای خاتمه سنتز پپتید ها می باشند و نه سیگنال خاتمه رونویسی )

 

رونویسی در یوکاریوت ها بسیار پیچیده تر از پروکاریوت هاست ، شاید دلیل آن به این علت باشد که DNA یوکاریوتی به هیستون ها متصل می باشد و همین علت سبب کندی و ممانعت دسترسی پلیمراز ها به پروموتور می شود.

 

 

فصل 4 - بخش A ( خلاصه ای از بیان ژنی )

خلاصه ای از بیان ژنی

یک ارگانیسم ممکن است دارای انواع مختلفی از سلول های سوماتیک باشد ، که هر کدام دارای شکل و عمل مشخص می باشند. با این وجود ، همه آن ها دارای ژنوم مشابه هستند. ژن های موجود در ژنوم تا زمانی که بیان نشوند بر روی فعالیت های سلولی اثر نمی گذارند. سلول های مختلف ، مجموع ژن های مختلفی را بیان می کنند ، بنابراین شکل های مختلف و اعمال مختلف را بروز می دهند.

شکل 4-A-1 : مراحل ضروری برای بیان ژن های پروتئین ها

 

بیان ژنی در سلول به معنی تولید پروتئین یا RNA کاربردی از ژن هایش می باشد. این عمل نیازمند چند مرحله می باشد :

•  رونویسی ( Transcription ) : رشته های DNA به عنوان الگو برای سنتز RNA های مکمل که رونوشت های اولیه ( primary transcript )خوانده می شوند ،  مورد استفاده قرار می گیرند.
• پردازش RNA : این مرحله شامل تغییرات رونوشت اولیه برای تولید mRNA بالغ ( برای ژن های پروتئینی ) یا تولید tRNA یا rRNA کاربردی می باشد.
• انتقال از هسته : mRNA از هسته به سیتوپلاسم برای سنتز پروتئین انتقال می یابد

• سنتز پروتئین : در سیتوپلاسم ، mRNA به ریبوزوم ها متصل شده که آنها می توانند بر اساس توالی های mRNA رشته های پلی پپتیدی را تولید کنند.

 

اصل اولیه ( The central dogma )

بر طبق آنچه که در بالا شرح داده شد ، اطلاعات ژنتیکی مسیر زیر را طی می کنند :

 

DNA > RNA > Protein

این قانون به عنوان اصل اولیه شناخته شده است ، به این علت که بیان کننده قوانین مشابهی است که برای تمام ارگانیسم ها صدق می کند. با این حال ، ما می دانیم که در RNA های ویروسی این جریان اطلاعات ژنتیکی از RNA شروع می شود.