سلول‌های سرطانی در مواجهه با استرس، به شکل‌گیری تنوع بیشتری در میان سلول‌های حاصل از تقسیم‌شان واکنش نشان می‌دهند. داروهایی که فرآیند همانندسازی DNA را مختل می‌کنند یا تابش‌هایی که باعث آسیب مستقیم به DNA می‌شوند، در نسل‌های متوالی سلولی موجب افزایش تنوع ژنتیکی می‌شوند. این امر پیچیدگی تومور را افزایش داده و زمینه را برای مقاومت در برابر درمان فراهم می‌کند. پژوهشگران دانشگاه زوریخ (UZH) اکنون توانسته‌اند چگونگی شکل‌گیری این تنوع سلولی را به‌صورت زنده و در لحظه بررسی کنند.
سلول‌ها واحدهای پایه حیات‌اند، اما حتی در یک بافت یا اندام مشخص نیز، همه‌ی سلول‌ها یکسان نیستند. در جریان تقسیم سلولی، انواع جدیدی از تفاوت‌ها به‌طور مداوم شکل می‌گیرند. جهش‌های ژنتیکی، توالی DNA را تغییر می‌دهند، درحالی‌که تغییرات اپی‌ژنتیکی، فعالیت ژن‌ها را تنظیم می‌کنند. این تنوع سلولی جنبه‌ای دوگانه دارد: از یک سو، برای رشد و تطابق با شرایط استرس‌زا ضروری است، اما از سوی دیگر، می‌تواند به بیماری‌هایی مانند سرطان منجر شود یا اثربخشی درمان‌ها را کاهش دهد.
پایش زنده‌ی شکل‌گیری سلول‌های سرطانی
این‌که تفاوت‌های ژنتیکی و اپی‌ژنتیکی دقیقاً چگونه در سلول‌ها شکل می‌گیرند و چگونه به نسل‌های بعدی سلولی منتقل می‌شوند، تاکنون به‌طور دقیق بررسی نشده بود. اکنون پژوهشگران دانشگاه زوریخ روشی طراحی کرده‌اند که به آن‌ها امکان می‌دهد مسیر رشد سلول‌ها و شکل‌گیری تنوع در میان نسل‌های متوالی سلولی را در زیر میکروسکوپ و در زمان واقعی (Real-Time) دنبال کنند.
آن‌ها با استفاده از فناوری ویرایش ژن CRISPR، نشانگرهای فلورسنتی را به دو پروتئین متصل کردند: یکی برای دنبال‌کردن همانندسازی DNA و دیگری برای شناسایی آسیب وارد شده به DNA. مرولا استاوت، دانشجوی دکترای دپارتمان مکانیسم‌های مولکولی بیماری در UZH و نویسنده مشترک اول مقاله، توضیح می‌دهد: “این روش به ما اجازه داد تا در چندین نسل سلولی، واکنش سلول‌های سرطانی به عوامل مختلف استرس‌زا را پایش کنیم و ببینیم چگونه این عوامل موجب افزایش ناهمگنی در جمعیت سلولی می‌شوند.”
تفاوت بارز میان سلول‌های دختری پس از استرس
علاوه بر پایش زنده در زیر میکروسکوپ، پژوهشگران برخی شاخص‌های نهایی از جمله شدت سیگنال‌های استرس در زاده‌های سلولی را بررسی کردند و سپس این داده‌ها را با مسیر رشد همان سلول‌ها تطبیق دادند. استاوت می‌گوید: “با استفاده از تحلیل زاده‌های سلولی، نشان دادیم که وقتی سلول مادر (mother cell) تحت استرس قرار می‌گیرد، سلول‌های دختر (daughter cell) حاصل از آن همگی واکنش یکسان و همزمانی نشان نمی‌دهند.”
به گفته‌ی او، تفاوت‌هایی چشمگیر، در زمان شروع و مدت همانندسازی DNA و نیز در تولید پروتئین‌هایی که چرخه‌ی سلولی را تنظیم می‌کنند در میان سلول‌های دختر مشاهده شد. این تفاوت‌ها به نسل بعد نیز منتقل می‌شدند و در نتیجه، ناهمگنی در جمعیت سلولی افزایش می‌یافت. بنابراین، آسیب DNA و استرس نه‌تنها تأثیرات کوتاه‌مدت دارند، بلکه اثرات پایداری نیز بر تنوع سلول‌ها برجای می‌گذارند.
ایجاد پلی‌پلوئیدی و مقاومت درمانی
پایش سلولی مبتنی بر کامپیوتر (Computer-assisted cell tracking) همچنین امکان مشاهده مستقیم چگونگی شکل‌گیری پلی‌پلوئیدی (افزایش شمار نسخه‌های ژنوم) در سلول‌های سرطانی را فراهم کرد. این وضعیت موجب افزایش پیچیدگی ژنتیکی و توانایی بیشتر سلول‌ها برای انطباق و ایجاد سازوکارهای مقاومت به دارو می‌شود.
ترکیب داده‌های زنده و شاخص‌های نهایی نشان داد که مسیرهای متفاوتِ منتهی به پلی‌پلوئیدی، اثراتی متفاوت بر پایداری ژنوم دارند و در نتیجه، بر میزان سازگاری سلول‌ها تأثیر می‌گذارند. دکتر آندریاس پانگوپولوس، پژوهشگر فوق‌دکترا در UZH و نویسنده همکار اول مقاله، می‌گوید: “اکنون درک بهتری از نحوه ایجاد سلول‌هایی با نسخه‌های متعدد ژنوم داریم. این یافته‌ها ممکن است به ما کمک کنند مسیرهای مختلف منتهی به پلی‌پلوئیدی را دست‌کاری کنیم و درمان‌ها را بهتر شخصی‌سازی کنیم.”
فقط نوک کوه یخ را می‌بینیم
این نخستین مطالعه‌ای است که با جزئیات، نشان می‌دهد چگونه مکانیسم‌های مختلف در چندین نسل سلولی، پایداری ژنتیکی را تحت تأثیر قرار داده و ناهمگنی سلولی را افزایش می‌دهند. گروه تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور ماتیاس آلت‌مایر در نظر دارد این روش را در همکاری با پلتفرم‌های فناورانه دانشگاه زوریخ توسعه داده و اتوماتیک کند.
آلت‌مایر می‌گوید: “برای پاسخ به سؤالات پژوهشی که بیشتر بر تحلیل‌های پیچیده‌ی سلول‌به‌سلول تمرکز دارند، نه اثرات میانگین، به حجم بالایی از داده نیاز است. پردازش این داده‌ها می‌تواند از کمک هوش مصنوعی بهره ببرد. به احتمال زیاد، آن‌چه اکنون مشاهده می‌کنیم، تنها نوک کوه یخ است.”
منبع:
Multigenerational cell tracking of DNA replication and heritable DNA damage. Nature, 2025; DOI: 10.1038/s41586-025-08986-0
تهیه و تنظیم: سید طه نوربخش
نظارت و تأیید: فائزه محمدهاشم-متخصص ژنتیک
