هر ثانیه، میلیونها سلول در بدن انسان تقسیم میشوند تا سلولهای تازهای جایگزین سلولهای پیر و فرسوده شوند. این فرآیند نفسگیر به هماهنگی هزاران مولکول نیاز دارد، اما گاهی این هماهنگی به هم میخورد و سلولها با مشکلی به نام «دوبرابر شدن کل ژنوم» (WGD) روبرو میشوند. معضلی که پیش از این به پیری و سرطان مرتبط بوده، اکنون با یک کشف جدید ابعاد تازهای به خود گرفته است. محققان دانشگاه هوکایدو پرده از رازی برداشتهاند: چرا برخی از این سلولها با وجود نقص ژنتیکی از مرگ سر باز میزنند و زنده میمانند.
تصور کنید یک فتوکپی از یک سند تهیه میکنید، اما هر دو نسخه را در یک پوشه میگذارید. این درست شبیه وضعیتی است که یک سلول DNA خود را بهطور کامل کپی میکند، اما در گام نهایی تقسیم به دو سلول مجزا ناکام میماند. نتیجه: یک سلول با دوبرابر ماده ژنتیکی. اما همه سلولهای دارای این نقص یکسان رفتار نمیکنند. گروهی میمیرند، گروهی از مرگ سر باز میزنند و برخی دیگر ممکن است به سلول سرطانی تبدیل شوند.
دو مسیر متفاوت برای یک اشتباه مشابه
تیم تحقیقاتی دانشگاه هوکایدو دو مکانیسم اصلی ایجاد این وضعیت را بررسی کرده است: شکست سیتوکینز و لغزش میتوزی. در شکست سیتوکینز، سلول تا آخرین لحظات تقسیم پیش میرود اما در جداسازی فیزیکی نهایی به دو سلول مجزا ناکام میماند. در لغزش میتوزی، اما سلول قبل از آنکه کروموزومها را بهدرستی از هم جدا کند، از چرخه تقسیم خارج میشود. هر دو مسیر یک نتیجه دارند: DNA دوبرابر. اما سرنوشت سلولها کاملاً متفاوت است.
ریوتا اوهارا، دانشیار و نویسنده مسئول مطالعه، میگوید: «تا پیش از این مشخص نبود که آیا راهی که سلول به WGD میرسد بر سرنوشت نهایی آن تأثیر میگذارد یا نه. یافتههای ما نشان میدهد که این مسیر تعیینکننده است.»
نقش سازماندهی کروموزومها در بقای سلول
محققان با استفاده از تصویربرداری سلول زنده و تکنیکهای برچسبگذاری اختصاصی کروموزومها، رفتار سلولها را پس از هر یک از این دو نوع شکست ردیابی کردند. نتایج شگفتانگیز بود: سلولهای حاصل از شکست سیتوکینز بسیار پایدارتر بودند و شانس بقای بیشتری داشتند، در حالی که سلولهای ناشی از لغزش میتوزی اغلب کروموزومهای نابرابر و نرخ بقای پایینتری از خود نشان میدادند.
کلید این تفاوت در سازماندهی کروموزومها نهفته است. در لغزش میتوزی، کروموزومها بهطور نامتوازن تقسیم میشوند و یک عدم تعادل ژنتیکی شدید ایجاد میکنند که توانایی سلول برای زنده ماندن را به شدت کاهش میدهد. در مقابل، در شکست سیتوکینز، توزیع کروموزومها متعادلتر باقی میماند و سلول را پایدارتر میکند. تیم تحقیقاتی حتی نشان داد که با بهبود مصنوعی جداسازی کروموزومها در سلولهای دچار لغزش میتوزی، میتوان میزان زندهمانی آنها را به طور قابل توجهی افزایش داد.
پیامدهای انقلابی برای درمان سرطان
این یافتهها یک سیگنال امیدوارکننده برای حوزه درمان سرطان است. دوبرابر شدن کل ژنوم در بسیاری از سلولهای سرطانی دیده میشود و حتی برخی درمانهای فعلی سرطان به طور ناخواسته این پدیده را تحریک میکنند. سلولهایی که پس از این جهش زنده میمانند میتوانند دوباره تکثیر شده و به عود تومور منجر شوند.
تحقیق جدید نشان میدهد که اگر بتوان فرآیندهای جداسازی کروموزوم را هدف قرار داد، میتوان از زنده ماندن و رشد سلولهای غیرطبیعی جلوگیری کرد. اوهارا میافزاید: «مکانیسمهای مختلفی که از طریق آنها سلولها WGD را تجربه میکنند، مسیرهای درمانی متفاوتی را پیش روی ما میگذارند. هدفگیری مسیر لغزش میتوزی میتواند راهی برای نابودی سلولهای مستعد سرطان باشد.»
این پژوهش که در نشریه Nature Communications منتشر شده است، نه تنها درک ما را از زیستشناسی بنیادین سلول عمیقتر میکند، بلکه راه را برای طراحی درمانهای هوشمندانهتر و دقیقتر سرطان هموار میسازد. محققان امیدوارند که با شناسایی دقیق این مسیرها، بتوانند روزی سلولهای سرطانی را مجبور به مرگ کنند، پیش از آنکه فرصت یابند دوباره تکثیر شوند.
