سلول‌های مادر در مغز فرزندان؛ کشف راز ماندگاری چند دهه‌ای سلول‌های مادری در بدن انسان

پدیده پنهان میکروکیمریسم مادری و نفوذ سلول‌ها در دوران بارداری

مطالعات جدید نشان می‌دهد سلول‌های مادری که در دوران بارداری به مغز کودکان نفوذ می‌کنند، وظایف گوناگونی را در سیستم عصبی بر عهده می‌گیرند و ممکن است تا دوران پیری و سالشماری‌های پایانی عمر باقی بمانند.

به گزارش خانه مهتاب به نقل از Live Science، پژوهشگران دریافتند که بافت مغزی کودکان می‌تواند حاوی سلول‌هایی با DNA مادری باشد که به احتمال زیاد در دوران جنینی و درون رحم به آن‌ها منتقل شده است. این سلول‌های مادری که در دوران بارداری وارد مغز فرزندان می‌شوند، نقش‌های متفاوتی را ایفا می‌کنند و ماندگاری بسیار طولانی‌مدتی دارند.

دانشمندان کشف کرده‌اند که مغز کودکان می‌تواند حاوی سلول‌هایی با DNA مادری باشد و این سلول‌ها قادرند برای چندین دهه زنده بمانند. این یافته‌ها که در ۱۰ ژوئن در پایگاه داده پیش‌چاپ bioRxiv منتشر شده و هنوز تحت داوری همتا قرار نگرفته است، بخشی از بدنه رو به رشدی از تحقیقات است که نشان می‌دهد مادر و جنین در طول بارداری سلول‌ها را مبادله می‌کنند — پدیده‌ای که با نام میکروکیمریسم (Microchimerism) شناخته می‌شود. پیش از این، دانشمندان دریافته بودند که مغز مادر نیز حاوی سلول‌هایی با DNA فرزندانش است.

امی بودی (Amy Boddy)، هم‌مدیر پروژه میکروکیمریسم، سلامت انسان و تکامل در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، که در این مطالعه نقشی نداشته است، گفت این یافته‌ها به دلایل متعددی حائز اهمیت هستند. او در ایمیلی به لایو ساینس توضیح داد که کارهای گذشته بیشتر شواهدی از میکروکیمریسم مادری را در دوران نوزادی و در نمونه‌های خون پیدا کرده بودند. وی افزود: «آنچه در اینجا هیجان‌انگیز است، این است که ما با بافت سروکار داریم نه خون؛ این داده‌های واقعی انسانی است، نه یک مدل حیوانی؛ و روش‌های به‌کاررفته کاملاً پیشرفته و مدرن هستند.»

به طور کلی‌تر، این پژوهش ایده‌ای را تقویت می‌کند که طبق آن، میکروکیمریسم یک «فرآیند طبیعی در زیست‌شناسی پستانداران» محسوب می‌شود.

ردیابی و شناسایی سلول‌های مادری در بافت‌های مختلف مغز

پیش از این مطالعه، شواهد اندکی برای وجود سلول‌های میکروکیمریک مادری در مغز وجود داشت؛ عمدتاً به این دلیل که برای محققان دشوار است نمونه‌های بافت مغز انسان و DNA را هم از والدین و هم از فرزندانشان تهیه کنند.

برای غلبه بر این چالش، تیمی به سرپرستی سامی کنعان (Sami Kanaan)، دانشمند پژوهشگر در مرکز تحقیقات سرطان فرد هاچینسون در سیتل، بافت مغزی را که به عنوان بخشی از روند درمان از ده‌ها کودک مبتلا به صرع شدید با جراحی برداشته شده بود، مورد تحلیل قرار دادند. سن این بیماران در زمان جراحی از ۲۸ روز تا ۱۹ سال متغیر بود و مادران آن‌ها نمونه‌های DNA را از طریق سواپ دهانی ارائه کردند.

تیم کنعان از ابزاری به نام واکنش زنجیره‌ای پلی‌مراز کمی (qPCR) برای شناسایی و شمارش سلول‌های مادری پنهان‌شده در میان میلیون‌ها سلول در مغز کودکان استفاده کردند.

از میان ۳۷ جفت مادر و فرزند، ۲۶ کودک — یعنی ۷۰ درصد آن‌ها — سلول‌های مادرشان را در مغز خود داشتند. این سلول‌های مادری در مناطق متعدد مغز از جمله لوب‌های پیشانی (Frontal)، گیجگاهی (Temporal) و آهیانه‌ای (Parietal) که روی سطح بیرونی مغز قرار دارند، و همچنین هیپوکامپ (Hippocampus) که در عمق مغز جای گرفته است، پراکنده شده بودند. هر نمونه به طور متوسط حدود ۲.۲ سلول مادری در هر ۱۰۰,۰۰۰ سلول داشت، اگرچه یک نمونه از هیپوکامپ دارای ۴۵۹ سلول مادری در ۱۰۰,۰۰۰ سلول بود و ۱۱ کودک نیز هیچ شواهدی از DNA مادری در مغز خود نداشتند.

بودی گفت که این میزان شیوع احتمالاً دست‌کم گرفته شده است، «زیرا ابزارهای شناسایی سلول‌های نادر با فراوانی پایین در این روش محدودیت‌هایی دارند.»

به نظر می‌رسد فرزند اول بودن، شانس داشتن سلول‌های مادری در مغز را افزایش می‌دهد. از میان کودکانی که حامل سلول‌های مادرشان بودند، ۱۴ نفر فرزند اول و ۱۲ نفر فرزندان بعدی بودند. در مقابل، در میان کودکانی که این سلول‌ها را نداشتند، تنها یک نفر فرزند اول بود و ۱۰ نفر فرزندان بعدی بودند.

تبدیل سلول‌های مادری به انواع سلول‌های عصبی و ساختار مغز

محققان با استفاده از تکنیکی به نام توالی‌یابی RNA تک‌هسته (Single-nucleus RNA sequencing) که با نشان دادن ژن‌های فعال مشخص می‌کند یک سلول چه کاری انجام می‌دهد، دریافتند که سلول‌های مادری به چندین نوع از سلول‌های مغزی تغییر شکل یافته‌اند. به احتمال زیاد، این سلول‌ها در اصل گلبول‌های سفید (لئوکوسیت‌ها) و سلول‌های بنیادی بوده‌اند که از طریق جفت، در طول بارداری یا شیردهی به جنین منتقل شده‌اند.

سلول‌های تغییریافته شامل موارد زیر بودند:

• نورون‌ها (Neurons): سلول‌های اصلی پیام‌رسان عصبی.
• الیگودندروسیت‌ها (Oligodendrocytes): سلول‌هایی که غلاف محافظ (میلیین) را در اطراف نورون‌ها تولید می‌کنند.
• آستروسیت‌ها (Astrocytes): سلول‌هایی که از بسیاری از وظایف مغز پشتیبانی کرده و به تغذیه نورون‌ها کمک می‌کنند.
• میکروگلیاها (Microglia): سلول‌های ایمنی اختصاصی مغز.
• سلول‌های اندوتلیال (Endothelial cells): سلول‌هایی که پوشش داخلی رگ‌های خونی را تشکیل می‌دهند.

بودی گفت: «توانایی استفاده از توالی‌یابی RNA تک‌هسته برای شناسایی نوع واقعی سلول‌های میکروکیمریک مادری فوق‌العاده است. ما در درک عملکرد این سلول‌ها بسیار محدود بوده‌ایم و مقالاتی از این دست با این روش‌ها، ما را به هدف نزدیک‌تر می‌کنند.»

بررسی مغزهای سالم و ماندگاری سلول‌های مادری تا سنین کهنسالی

برای اینکه مشخص شود آیا این یافته‌ها در مورد افراد بدون بیماری صرع نیز صدق می‌کند یا خیر، محققان داده‌های کالبدشکافی مغزی ۲۹ فرد بدون هیچ‌گونه بیماری شناخته‌شده عصبی-تکاملی را در بازه سنی ۲۲ هفته جنینی تا ۴۰ سالگی بررسی کردند. آن‌ها همچنین بافت مغزی سه مرد در اواخر دهه ۸۰ و اوایل دهه ۹۰ زندگی‌شان را که بدون هیچ‌گونه بیماری مغزی شناخته‌شده بودند و نمونه‌های آن‌ها در اصل به عنوان بخشی از مطالعه بیماری آلزایمر جمع‌آوری شده بود، تحلیل کردند.

در مجموع، محققان سلول‌های بیگانه را در ۲۵ نفر از ۳۲ نفر — حدود ۷۸ درصد — از جمله در مغز مردی در دهه ۹۰ زندگی‌اش یافتند.

محققان مشکوک هستند که این سلول‌های بیگانه متعلق به مادر باشند، اما نتوانستند آن را تأیید کنند زیرا DNA مادران آن‌ها را در اختیار نداشتند. تیم پژوهشی در مقاله خود نوشت که این احتمال وجود دارد که سلول‌های بیگانه از یک دوقلو، یک خواهر یا برادر بزرگتر، بارداری‌های قبلی، سقط جنین (در زنان)، یا در موارد نادر از یک مادربزرگ مادری آمده باشند.

مانند بیماران مبتلا به صرع، این سلول‌ها نیز بالغ شده و به چندین نوع سلول مغزی فعال تبدیل شده بودند. در مغزهای جوان‌تر، آن‌ها اغلب به نوع خاصی از نورون‌ها یعنی نورون‌های لایه ۲/۳ تبدیل می‌شدند، در حالی که در مغزهای مسن‌تر، سلول‌های مادری به احتمال بیشتری تبدیل به میکروگلیا شده بودند.

دکتر سینگ سینگ وی (Dr. Sing Sing Way)، محقق میکروکیمریسم در مرکز بیمارستان کودکان سینسیناتی که در این مطالعه نقشی نداشته است، گفت با توجه به اینکه این سلول‌های میکروکیمریک نقش‌های بسیار متفاوتی بر عهده می‌گیرند، جالب خواهد بود که بدانیم آیا این تنوع نشان‌دهنده منشاء آن‌ها است یا خیر — برای مثال، آیا آن‌ها از طرف مادر، خواهر و برادر بیولوژیکی بزرگتر یا مادربزرگ مادری آمده‌اند.

تعداد سلول‌های مادری با افزایش سن کاهش می‌یافت، اما هرگز به طور کامل ناپدید نمی‌شدند.

چشم‌انداز آینده تحقیقات در حوزه سلامت و تکامل مغز

بودی گفت که این یافته‌ها بیشتر سوالات جدیدی را مطرح می‌کنند. او پرسید: «آیا ما شاید به سلول‌های میکروکیمریک برای “کمک‌رسانی” نیاز داریم؟ آیا تنوع سلول‌ها در مغز مهم است، یا این موضوع صرفاً یک محصول جانبی از پستاندار جفت‌دار بودن است؟»

از آنجایی که به نظر می‌رسد سلول‌های میکروکیمریک شایع هستند، بودی مشکوک است که آن‌ها «کار مهمی را در مغز انجام می‌دهند، بنابراین درک عملکرد آن‌ها می‌تواند برای درک تکامل مغز و رشد سالم آن بسیار مهم باشد.»

دکتر وی نیز اشاره کرد که این مطالعه با استفاده از ابزارهای تحلیلی جدید برای تعیین دقیق سلول‌های میکروکیمریک، «مرزهای تحقیقات قبلی را جابه‌جا می‌کند»، اما مطالعات آینده از مجموعه داده‌های بزرگ‌تر و یکنواخت‌تر بهره‌مند خواهند شد. این امر مستلزم دستیابی به بیوپسی‌های مغزی بیشتر، تحلیل سلول‌های بیشتر از هر نمونه، جمع‌آوری نمونه‌ها در سنین مختلف و نمونه‌برداری از مناطق مشابه مغزی در افراد مختلف برای مقایسه بهتر نتایج است.