دانشمندان دریافتند تقسیم سلولی بیشتر از ساخت سلول های جدید انجام می دهد: به تغییر شکل بافت ها کمک می کند

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Alexander Pol

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

هر بار که یک بافت رشد می کند یا خود را تجدید می کند، سلول ها باید در یک محیط شلوغ تقسیم شوند. این یک مشکل اساسی را ایجاد می کند که دانشمندان به طور کامل آن را درک نکرده اند: چگونه یک ورقه سلولی محکم بسته بندی شده جایی برای دو سلول دختر ایجاد می کند در حالی که زمانی فقط یک سلول وجود داشت؟

یک مطالعه جدید از موسسه تحقیقات پزشکی Stowers نشان می‌دهد که بخشی از پاسخ ممکن است همیشه در مقابل ما بوده باشد.

این مطالعه که به صورت آنلاین در Current Biology منتشر شد، بر بافت‌های اپیتلیال، ورقه‌های کاملا سازمان‌یافته سلول‌هایی که سطوح بدن و اندام‌های خطی را تشکیل می‌دهند، متمرکز بود. پوشش روده یکی از بافت‌های بدن است که سریع‌تر تجدید می‌شود، و آن را به مکانی ایده‌آل برای مطالعه اینکه چگونه تقسیم سلولی مکرر ساختار بافت را تغییر می‌دهد تبدیل می‌کند.

مت گیبسون، محقق و رئیس دانشکده فارغ التحصیل استاورز، دکتری گفت: «بافت های اپیتلیال همیشه کار قابل توجهی انجام می دهند. آنها در حال رشد، افزودن یا جایگزینی سلول‌ها هستند، اما همچنان ساختار بافتی مناسبی را حفظ می‌کنند. آنچه در اینجا هیجان‌انگیز است این است که به نظر می‌رسد تغییرات شکل پویا در تقسیم سلولی بخشی از نحوه سازگاری بافت‌ها با رشد است.

تیم گیبسون، به رهبری سوبو راماناتان، محقق سابق فوق‌دکتری استاورز، تصویربرداری زنده از ارگانوئیدهای روده موش، مدل‌های کوچک آزمایشگاهی بافت روده را با یک مدل محاسباتی ترکیب کردند.

در بیشتر بافت ها، سطح پایه در برابر سلول های مجاور یا مواد نگهدارنده پنهان است. در ارگانوئیدهای روده ای، آن سطح رو به بیرون است و به محققان دید غیرعادی واضحی از رفتار سلولی می دهد که مشاهده آن معمولا دشوار است.

راماناتان گفت: «در آن زمان، آزمایشگاه هرگز با موش ها کار نکرده بود، چه رسد به ارگانوئیدها. "مت به من این آزادی را داد تا چیزی خارج از چرخ‌خانه معمولی آزمایشگاه بسازم. این سخاوت بخش بزرگی از کارکرد این کار است."

در 33 تقسیم سلولی فیلمبرداری شده، این تیم همان توالی کلی از بازآرایی سلولی را که توسط مدل پیش‌بینی شده بود، مشاهده کردند. با هم، این رویکردها نشان داد که تغییر شکل چشمگیر سلول‌ها در طول میتوز، فرآیندی که طی آن یک سلول به دو تقسیم می‌شود، به طور فعال سلول‌های همسایه را سازمان‌دهی مجدد می‌کند. این یک مکانیسم اساسی را نشان داد که به بافت های در حال رشد کمک می کند تا ساختار خود را حفظ کنند.

راماناتان، که اکنون استادیار مرکز پزشکی دانشگاه نبراسکا است، می‌گوید: «زمانی که برای اولین بار از سطح پایه در ارگانوئیدها تصویربرداری کردم، آنچه دیدم شگفت‌انگیز بود: گل سرخ‌ها در حال شکل‌گیری و سلول‌های همسایه که مکان‌هایشان را عوض می‌کنند. "اما بینش واقعی زمانی حاصل شد که متوجه شدیم داستان به این سادگی نیست."

در انسان، تا 90 درصد از تشخیص‌های سرطان، کارسینوم هستند، سرطان‌هایی که از لایه‌های سلول‌های اپیتلیال شروع می‌شوند. درک اینکه چگونه این بافت ها به طور معمول سازماندهی می شوند ممکن است به محققان کمک کند تا درک بهتری از آنچه که رشد غیرطبیعی سلول باعث اختلال در آن سازمان در بیماری شود، تغییر می کند.

گیبسون می‌گوید: «ما اکنون دید واضح‌تری نسبت به اینکه چگونه بافت‌های اپیتلیال سالم ساختار خود را در حین رشد حفظ می‌کنند، داریم. هنگامی که این قوانین را درک کردید، می توانید شروع به این سوال کنید که وقتی بافت ها سازمان خود را در بیماری از دست می دهند، چه تغییری می کند.

یافته ها نشان می دهد که به جای افزودن یک سلول جدید، تقسیم یک سری حرکات هماهنگ را آغاز می کند که نحوه بسته بندی سلول های همسایه را تغییر می دهد. همانطور که یک سلول برای تقسیم آماده می شود، از سطح پایه بافت خارج می شود، سمتی که رو به لایه پشتیبان زیرین است. این به سلول‌های همسایه اجازه می‌دهد تا در آن بسته شوند و برای مدت کوتاهی یک روزت گل مانند تشکیل دهند.

راماناتان گفت: «فرایند تقسیم مشکلی ایجاد می‌کند، سوراخی در یک صفحه بسته‌بندی شده، و سپس آن را از طریق هندسه سلول‌های دختری که برگشته‌اند حل می‌کند. "تغییر شکل یک عارضه جانبی نیست. کار واقعی است."

همانطور که سلول های دختر دوباره وارد می شوند، دور دیگری از بازآرایی را آغاز می کنند. دو سلول دختر با هم حدود 30 درصد کمتر از سلول مادر اصلی دایره‌ای بودند، و ردپایی کشیده‌تر ایجاد کردند که به نحوه چینش مجدد سلول‌های همسایه کمک کرد، معمولا عمود بر خطی که دو سلول دختر به هم می‌رسند.

هنگامی که محققان از دارویی برای متوقف کردن سلول‌های در حال تقسیم قبل از بازگشت سلول‌های دختر به سطح پایه استفاده کردند، تبادل همسایه‌ها تا 93 درصد کاهش یافت، حتی با وجود اینکه گل سرخ‌ها هنوز شکل می‌گرفتند، که نشان می‌داد که خروج و قرار دادن مجدد بخش‌های متمایزی از فرآیند بازسازی را هدایت می‌کند.

راماناتان گفت: «مبادله همسایه‌ها همزمان با روزت‌ها انجام نمی‌شد، که به ما می‌گفت داستان مرتب ما ناقص است. ما آزمایشی طراحی کردیم تا سعی کنیم فرضیه خود را از بین ببریم، و این کار انجام شد.

راماناتان گفت: "ما تمایل داریم تقسیم سلولی را به سادگی ساختن دو سلول از یک سلول در نظر بگیریم." "این کار نشان می دهد که تقسیم به طور فیزیکی بافت اطراف آن را تغییر می دهد. تقسیم فقط اضافه کردن نیست، بلکه یک فرآیند ساخت و ساز است."

این یافته نحوه مشاهده تکثیر را در سطح بافت گسترش می دهد. تقسیم سلولی معمولا به عنوان راهی برای افزایش تعداد سلول توصیف می شود. کار جدید نشان می دهد که میتوز همچنین می تواند به عنوان یک فرآیند مورفوژنتیک عمل کند، به این معنی که می تواند به طور مستقیم به شکل و سازمان بافت کمک کند.

گیبسون می‌گوید: «این مطالعه به مجموعه‌ای از کار در حال رشد از آزمایشگاه ما و دیگران می‌افزاید که نشان می‌دهد تکثیر اپیتلیال به‌طور عالی طراحی شده است.» یک سلول در حال تقسیم فقط به دو سلول تبدیل نمی شود، در عوض، حرکات میتوزی تغییرات هندسی ایجاد می کند که سازمان بافت اطراف آن را تغییر می دهد.

این یافته ها همچنین سوالات جدیدی را مطرح می کند. محققان اکنون می‌خواهند بفهمند که چگونه خواص فیزیکی بافت اطراف با هندسه سلول در طول تقسیم کار می‌کند، از جمله نقش غشای پایه و اینکه آیا قوانین مشابه در سایر بافت‌های در حال رشد و بازسازی اعمال می‌شود یا خیر.

راماناتان گفت: «اکنون می‌خواهم بفهمم که چگونه ویژگی‌های فیزیکی بافت اطراف، از جمله غشای پایه، با هندسه سلولی کار می‌کند و آیا این قوانین در سایر بافت‌های در حال رشد و بازسازی نیز صادق است یا خیر.

Subramanian P. Ramanathan و همکاران، تغییرات شکل میتوزی باعث ایجاد بازآرایی های فضایی-زمانی جداشده با سلول در یک اپیتلیوم در حال تکثیر، Current Biology (2026) می شود. DOI: 10.1016/j.cub.2026.09.012

ارائه شده توسط موسسه تحقیقات پزشکی Stowers

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

دکتری مهندسی نانو از دانشگاه دلفت. محقق منتشر شده و داور مجلات. بینش علمی را به استانداردهای محتوا می رساند. نمایه کامل →