روش آرشیو RNA نشان می دهد که یک سلول چند روز پیش چه کرده است

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

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

اطلاعات مربوط به کارهایی که یک سلول چند ساعت یا چند روز پیش انجام داده است به طور کلی برای محققان در دسترس نیست، آنها فقط می توانند وضعیت فعلی سلول را اندازه گیری کنند. اگر هدف این باشد که بفهمیم چگونه پاسخ‌های ایمنی ایجاد می‌شوند یا اینکه چرا سلول‌های سرطانی منفرد از درمان جان سالم به در می‌برند، این یک مشکل است.

دانستن اینکه کدام ژن در یک سلول فعال هستند، بسیار آشکار است، زیرا این به دانشمندان بینش های کلیدی در مورد نحوه عملکرد سلول ها و بدن می دهد. برای این منظور، مولکول‌های RNA را اندازه‌گیری می‌کنند که رونوشت‌هایی از ژن‌های فعال هستند، اما فقط یک عکس فوری ارائه می‌دهند. با این حال، این بدان معناست که محققان تنها می توانند فعالیت ژن را در زمان اندازه گیری ثبت کنند. علاوه بر این، هر سلول فقط یک بار قابل اندازه‌گیری است، زیرا زمانی که RNA جمع‌آوری و اندازه‌گیری می‌شود، سلول از بین می‌رود.

اکنون، محققان دپارتمان علوم و مهندسی بیوسیستم ETH زوریخ در بازل روشی را توسعه داده‌اند که می‌تواند برای آرشیو مولکول‌های RNA در سلول‌ها استفاده شود. برای اولین بار، این به آنها اجازه می دهد تا نه تنها وضعیت فعلی یک سلول را بررسی کنند، بلکه همچنین می توانند ژن هایی را که در گذشته فعال بوده اند، بازسازی کنند.

این کار در مجله Nature Biotechnology منتشر شده است.

کریستوفر رینکمایر، پسادکتر در گروهی به سرپرستی پروفسور ETH، راندال پلات، توضیح می‌دهد: «در میان دلایل دیگر، این نگاه اجمالی به گذشته جالب است، زیرا به شما درباره پاسخ‌های کوتاه‌مدت یک سلول می‌گوید - که تعداد زیادی از آنها وجود دارد. پاسخ‌های ایمنی و استرس تنها چند نمونه هستند. در این پاسخ های کوتاه مدت، یک محرک خارجی ژن های خاصی را فعال می کند. به محض اینکه محرک از بین رفت، سلول دوباره این ژن ها را خاموش می کند.

به عنوان بخشی از یک مطالعه، محققان در بازل نشان داده‌اند که چگونه سلول‌های انسانی در یک کشت سلولی به یک مولکول سیگنال‌دهنده سیستم ایمنی واکنش نشان می‌دهند.

مارکوس مانرو کارانزا، دانشجوی دکترا در گروه پلات و اولین نویسنده این مطالعه در کنار راینکمایر، می‌گوید: «اگر خیلی دیر با روش مرسوم اندازه‌گیری کنید، دیگر نمی‌بینید که حتی پاسخ داده شده است».

برای آرشیو RNA در داخل سلول ها، محققان باید مولکول های RNA را ضبط کرده و از آنها در برابر تجزیه طبیعی محافظت کنند. این به این دلیل است که مولکول هایی از این نوع معمولا برای ماندگاری طولانی ساخته نمی شوند.

در میان چیزهای دیگر، دانشمندان با استفاده از پروتئینی که به طور طبیعی در گرانول‌های استرس وجود دارد - انباشتگی RNA که در سلول‌های تحت استرس، مانند هنگام عفونت، تشکیل می‌شود، به این امر دست می‌یابند. در چنین شرایطی، سلول به طور موقت بخش هایی از متابولیسم خود را خاموش می کند و مولکول های RNA را برای بعد ذخیره می کند.

محققان این پروتئین گرانول استرس و دو پروتئین دیگر را گرفتند و با استفاده از بیوتکنولوژی آنها را بهینه کردند. با انجام این کار، آنها سیستمی ایجاد کردند که مولکول های RNA سلول را در یک فیلم در اطراف میتوکندری سلول متمرکز می کند، جایی که مولکول ها را در برابر آنزیم های طبیعی در سلول هایی که RNA را تجزیه می کنند محافظت می کند.

محققان نقشه‌های سه پروتئین بهینه‌شده را از طریق پلاسمیدها به سلول‌ها معرفی می‌کنند و سپس سلول‌ها سیستم بایگانی را درون خود جمع می‌کنند. در هر سلول، این اجازه می دهد تا چندین هزار مولکول RNA در طی چند روز بایگانی شوند.

روش جدید می‌تواند برای تشخیص رویدادهای نادر در سلول‌ها مورد استفاده قرار گیرد، که به ویژه در صورتی مفید است که محققان تنها در نگاهی به گذشته متوجه شوند کدام سلول‌ها مورد علاقه آنها هستند. در چنین مواردی، آنها می‌توانند این سلول‌ها را انتخاب کنند و سپس از آرشیو RNA برای بررسی اینکه کدام ژن‌ها قبلا در آنها فعال بوده‌اند، استفاده کنند.

محققان برای ثبت اختراع بر روی فناوری جدید درخواست داده اند و می خواهند آن را با دیدگاهی برای کاربردهای آینده در حیوانات و تحقیقات سرطان توسعه دهند.

یکی از زمینه های بالقوه کاربرد سلول های توموری است که در یک دوره شیمی درمانی زنده می مانند. سلول هایی از این نوع می توانند متعاقبا به عود سرطان کمک کنند. در حال حاضر، بررسی اینکه کدام سلول ها از درمان جان سالم به در خواهند برد و چگونه قبلا رشد کرده اند بسیار دشوار است.

راینکمایر می‌گوید: «اینکه کدام سلول‌ها به این سلول‌های ماندگار تبدیل می‌شوند، چیزی است که از قبل شناخته شده نیست و به خوبی درک نشده است». "اگر بتوانیم از سیستم خود در تحقیقات سرطان استفاده کنیم، می‌توانیم سلول‌های ماندگار را جدا کرده و به گذشته آنها نگاه کنیم. این به ما امکان می‌دهد در مورد چگونگی شکل‌گیری و توسعه این سلول‌ها تحقیق کنیم و می‌تواند راه را برای پیشرفت‌های تعیین کننده در تحقیقات سرطان هموار کند."

کریستوفر دی. راینکمایر و همکاران، Recordanelles برای ضبط RNA تک سلولی سراسر رونوشت در سلول های انسانی، بیوتکنولوژی طبیعت (2026). DOI: 10.1038/s41587-026-03327-6

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

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →