پژوهشگران دانشگاه واشنگتن با توسعه یک سامانه ثبت مولکولی، توانستند تاریخچه تقسیم سلولی و شکل‌گیری بافت‌ها را در یک جنین موش بازسازی کنند؛ دستاوردی که می‌تواند به درک بهتر رشد اندام‌ها و منشأ برخی بیماری‌ها کمک کند.

پژوهشگران با استفاده از فناوری جدیدی به نام DNA Typewriter، توانسته‌اند تاریخچه تبار سلولی یک جنین موش را از نخستین تقسیم‌های سلولی تا مراحل پیشرفته‌تر شکل‌گیری اندام‌ها بازسازی کنند. این فناوری اطلاعات مربوط به تقسیم سلول‌ها را به‌صورت ردپاهای مولکولی در DNA ثبت می‌کند و به دانشمندان امکان می‌دهد مسیر تبدیل یک سلول اولیه به مجموعه‌ای از سلول‌های تخصص‌یافته را بررسی کنند.

این پژوهش با همکاری دانشمندان دانشگاه واشنگتن و چند مؤسسه علمی دیگر انجام شده و نتایج آن در اکتبر ۲۰۲۶ در مجله علمی Science منتشر شده است.

DNA Typewriter چگونه تاریخچه سلول‌ها را ثبت می‌کند؟

هر موجود زنده از یک سلول اولیه آغاز می‌شود. این سلول بارها تقسیم می‌شود و در ادامه، سلول‌های حاصل به انواع مختلفی تبدیل می‌شوند که بافت‌ها و اندام‌های بدن را می‌سازند. یکی از پرسش‌های مهم زیست‌شناسی این است که هر سلول از کدام سلول‌های پیشین منشأ گرفته و در چه مرحله‌ای مسیر تخصصی خود را انتخاب کرده است.

فناوری DNA Typewriter برای پاسخ به این پرسش طراحی شده است. در این روش، پژوهشگران توالی‌های مهندسی‌شده‌ای را وارد DNA سلول می‌کنند تا سامانه بتواند تغییرات مولکولی را به‌صورت ترتیبی ثبت کند.

با تقسیم سلول‌ها، این نشانگرها در نسل‌های بعدی سلولی نیز قابل ردیابی هستند. دانشمندان با خواندن و مقایسه آن‌ها می‌توانند روابط خویشاوندی میان سلول‌ها را بازسازی کنند و تصویری از تاریخچه رشد جنین به دست آورند.

بازسازی تاریخچه بیش از یک میلیون سلول

در این پژوهش، فناوری DNA Typewriter در تخمک بارورشده موش به کار گرفته شد. پژوهشگران سپس در مرحله ۱۳٫۵ روز پس از آغاز رشد جنین، اطلاعات سلولی را بررسی کردند.

بر اساس گزارش دانشگاه واشنگتن، محققان توانستند تاریخچه تبار سلولی بیش از ۱٫۲۸ میلیون سلول را بازسازی کنند و مسیر آن‌ها را تا تخمک بارورشده اولیه دنبال کنند.

این روش حتی امکان تشخیص دو دودمان سلولی حاصل از نخستین تقسیم تخمک بارورشده را فراهم کرد. هرچند یکی از این دو دودمان تعداد بیشتری سلول تولید کرده بود، هر دو در شکل‌گیری طیف متنوعی از انواع سلولی مشارکت داشتند.

سلول‌های بدن در زمان‌های متفاوت تخصصی می‌شوند

یکی از یافته‌های مهم پژوهش، تفاوت زمان‌بندی تخصصی‌شدن سلول‌ها بود.

نتایج نشان داد سلول‌هایی که به سلول‌های خونی و شبکیه چشم تبدیل می‌شوند، نسبتاً زودتر مسیر تخصصی خود را انتخاب می‌کنند. در مقابل، سلول‌های سازنده لایه بیرونی پوست در مرحله دیرتری به این مسیر وارد می‌شوند.

این یافته نشان می‌دهد که رشد جنین از یک برنامه زمانی یکسان برای تمام سلول‌ها پیروی نمی‌کند؛ بلکه انواع مختلف سلولی، مسیرهای تکاملی و زمان‌بندی‌های متفاوتی دارند. بررسی این تفاوت‌ها می‌تواند به درک دقیق‌تر نحوه شکل‌گیری اندام‌ها و بافت‌های بدن کمک کند.

کاربردهای احتمالی در پژوهش سرطان و پزشکی بازساختی

فناوری DNA Typewriter در حال حاضر ابزاری پژوهشی برای بررسی رشد و تبار سلول‌هاست؛ اما توسعه آن می‌تواند مسیرهای تازه‌ای را در زیست‌شناسی و پزشکی ایجاد کند.

از جمله کاربردهای بالقوه این فناوری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

● بررسی ناهنجاری‌های مادرزادی: کمک به شناسایی مراحل رشد جنین که ممکن است در آن‌ها اختلال ایجاد شود.

● مطالعه سرطان: بررسی تاریخچه تکاملی جمعیت‌های سلولی و شناخت بهتر نحوه گسترش سلول‌های غیرطبیعی.

● پژوهش سلول‌های بنیادی: درک بهتر عواملی که بر انتخاب مسیر تخصصی سلول‌ها تأثیر می‌گذارند.

● مهندسی سلولی: کمک به توسعه روش‌های دقیق‌تر برای هدایت سلول‌ها به سمت عملکردهای موردنظر در پزشکی بازساختی.

بااین‌حال، این موارد ظرفیت‌های بالقوه فناوری هستند و برای تبدیل آن‌ها به کاربردهای بالینی، به پژوهش‌های بیشتری نیاز است.

محدودیت مهم پژوهش؛ آزمایش موفق روی یک جنین

با وجود نتایج امیدوارکننده، این فناوری هنوز محدودیت‌هایی دارد. بازسازی تفصیلی تاریخچه سلولی در این مطالعه عمدتاً بر پایه یک جنین موش انجام شد که سامانه ثبت مولکولی در آن عملکرد مناسبی داشت.

بنابراین، نتایج فعلی به معنای ثبت کامل تاریخچه تمام سلول‌های یک پستاندار در شرایط مختلف نیست. همچنین، این پژوهش به معنای اثبات عملکرد این روش در جنین انسان نیست.

برای ارزیابی قابلیت تعمیم نتایج و استفاده از این فناوری در مطالعات دیگر، به پژوهش‌های تکمیلی نیاز است.

گامی تازه برای خواندن تاریخچه رشد موجودات زنده

فناوری DNA Typewriter رویکردی متفاوت برای مطالعه رشد موجودات زنده ارائه می‌کند: به‌جای مشاهده مستقیم تمام مراحل رشد، می‌توان بخشی از تاریخچه تقسیم سلولی را از روی اطلاعات ثبت‌شده در DNA بازسازی کرد.

این روش هنوز در مرحله پژوهش است، اما می‌تواند ابزار ارزشمندی برای بررسی چگونگی شکل‌گیری بافت‌ها، انتخاب مسیر تخصصی سلول‌ها و منشأ برخی اختلالات زیستی باشد.

منبع: دانشگاه واشنگتن، دانشکده پزشکی؛ مقاله پژوهشی منتشرشده در مجله Science در اکتبر ۲۰۲۶.