تبریز امروز:
زندگی و مرگ به طور سنتی متضاد تلقی می شوند. اما ظهور شکل‌های حیات چند سلولی جدید از سلول‌های یک ارگانیسم مرده، «وضعیت سوم» را معرفی می‌کند که فراتر از مرزهای سنتی زندگی و مرگ قرار دارد.
معمولاً دانشمندان مرگ را توقف غیرقابل برگشت عملکرد یک موجود زنده می دانند. با این حال، اقداماتی مانند اهدای عضو نشان می دهد که چگونه اندام ها، بافت ها و سلول ها می توانند حتی پس از مرگ ارگانیسم به عملکرد خود ادامه دهند. این انعطاف‌پذیری این سوال را ایجاد می‌کند: چه مکانیسم‌هایی به سلول‌های خاصی اجازه می‌دهد تا پس از مرگ ارگانیسم به کار خود ادامه دهند؟
ما محققینی هستیم که بررسی می کنیم که پس از مرگ موجودات چه اتفاقی می افتد. در مروری که اخیراً منتشر شد، توضیح می‌دهیم که چگونه سلول‌های خاصی - وقتی مواد مغذی، اکسیژن، بیوالکتریکی یا نشانه‌های بیوشیمیایی ارائه می‌شوند - توانایی تبدیل شدن به ارگانیسم‌های چند سلولی با عملکردهای جدید پس از مرگ را دارند.
زندگی، مرگ و ظهور چیزی جدید
حالت سوم چگونگی درک رفتار سلولی توسط دانشمندان را به چالش می کشد. در حالی که دگردیسی کاترپیلارها به پروانه ها، یا قورباغه هایی که به قورباغه تبدیل می شوند، ممکن است دگرگونی های رشدی آشنا باشند، موارد کمی وجود دارد که موجودات زنده به روش هایی تغییر می کنند که از پیش تعیین نشده است. تومورها، ارگانوئیدها و خطوط سلولی که می توانند به طور نامحدود در یک ظرف پتری تقسیم شوند، مانند سلول های HeLa، بخشی از حالت سوم در نظر گرفته نمی شوند زیرا عملکردهای جدیدی ایجاد نمی کنند.
با این حال، محققان دریافتند که سلول‌های پوست استخراج‌شده از جنین‌های قورباغه مرده می‌توانند با شرایط جدید یک ظرف پتری در آزمایشگاه سازگار شوند و به‌طور خود به خود به ارگانیسم‌های چند سلولی به نام xenobots سازماندهی شوند. این موجودات رفتارهایی از خود نشان دادند که بسیار فراتر از نقش بیولوژیکی اولیه آنها بود. به طور خاص، این بیگانه ربات ها از مژه های خود - ساختارهای کوچک و مو مانند - برای حرکت و حرکت در محیط اطراف خود استفاده می کنند، در حالی که در جنین قورباغه زنده، مژه ها معمولاً برای حرکت مخاط استفاده می شوند.
Xenobot ها می توانند به تنهایی حرکت کنند، درمان کنند و با محیط خود تعامل داشته باشند.
Xenobot ها همچنین قادر به انجام خود همانندسازی سینماتیک هستند، به این معنی که می توانند ساختار و عملکرد خود را بدون رشد به صورت فیزیکی تکرار کنند. این با فرآیندهای تکثیر معمولی که شامل رشد در داخل یا روی بدن ارگانیسم است، متفاوت است.
محققان همچنین دریافته‌اند که سلول‌های ریه انسان منفرد می‌توانند خود به ارگانیسم‌های چند سلولی مینیاتوری تبدیل شوند که می‌توانند به اطراف حرکت کنند. این انسان ربات ها به شیوه های جدیدی رفتار می کنند و ساختارشان را دارند. آنها نه تنها قادر به حرکت در محیط اطراف خود هستند، بلکه می توانند هم خود و هم سلول های عصبی آسیب دیده را که در نزدیکی آن قرار دارند، ترمیم کنند.
در مجموع، این یافته‌ها انعطاف‌پذیری ذاتی سیستم‌های سلولی را نشان می‌دهند و این ایده را به چالش می‌کشند که سلول‌ها و موجودات فقط به روش‌های از پیش تعیین‌شده می‌توانند تکامل یابند. حالت سوم نشان می دهد که مرگ ارگانیسمی ممکن است نقش مهمی در چگونگی تغییر زندگی در طول زمان داشته باشد.
نمودار A یک آنتروبات را نشان می دهد که در طول سه روز روی یک نورون خراشیده پل می سازد. نمودار B در پایان روز 3، "دوخت" را به رنگ سبز برجسته می کند. Gumuskaya و همکاران. 2023/علوم پیشرفته، CC BY-SA
شرایط پس از مرگ
عوامل متعددی بر اینکه سلول‌ها و بافت‌های خاصی می‌توانند پس از مرگ ارگانیسم زنده بمانند و کار کنند، تأثیر می‌گذارند. اینها شامل شرایط محیطی، فعالیت متابولیک و تکنیک های نگهداری است.
انواع مختلف سلول زمان بقای متفاوتی دارند. به عنوان مثال، در انسان، گلبول های سفید خون بین 60 تا 86 ساعت پس از مرگ ارگانیسم می میرند. در موش ها، سلول های ماهیچه اسکلتی را می توان پس از 14 روز پس از مرگ دوباره رشد داد، در حالی که سلول های فیبروبلاست گوسفند و بز را می توان تا یک ماه یا بیشتر پس از مرگ کشت داد.
فعالیت متابولیک نقش مهمی در ادامه حیات و عملکرد سلول ها دارد. کشت سلول‌های فعالی که برای حفظ عملکرد خود به منبع انرژی مداوم و قابل توجهی نیاز دارند، نسبت به سلول‌هایی که نیاز به انرژی کمتری دارند، دشوارتر است. Pr
تکنیک‌های ذخیره‌سازی مانند انجماد می‌توانند به نمونه‌های بافتی مانند مغز استخوان اجازه دهند تا عملکرد مشابهی با منابع اهداکننده زنده داشته باشند.
مکانیسم‌های بقای ذاتی نیز نقش کلیدی در زنده ماندن سلول‌ها و بافت‌ها دارند. به عنوان مثال، محققان افزایش قابل توجهی در فعالیت ژن‌های مرتبط با استرس و ژن‌های مرتبط با ایمنی پس از مرگ ارگانیسم مشاهده کرده‌اند که احتمالاً برای از دست دادن هموستاز جبران می‌شود. علاوه بر این، عواملی مانند تروما، عفونت و زمان سپری شده از مرگ به طور قابل توجهی بر زنده ماندن بافت و سلول تأثیر می گذارد.
انواع سلول های مختلف ظرفیت های متفاوتی برای بقا دارند، از جمله گلبول های سفید. Ed Reschke/Stone از طریق Getty Images
عواملی مانند سن، سلامت، جنس و نوع گونه‌ها، چشم‌انداز پس از مرگ را بیشتر شکل می‌دهند. این در چالش کشت و پیوند سلول‌های جزایر فعال متابولیکی، که انسولین را در پانکراس تولید می‌کنند، از اهداکننده به گیرنده مشاهده می‌شود. محققان بر این باورند که فرآیندهای خودایمنی، هزینه های انرژی بالا و تخریب مکانیسم های حفاظتی می تواند دلیل بسیاری از شکست های پیوند جزایر باشد.
اینکه چگونه تأثیر متقابل این متغیرها به سلول‌های خاصی اجازه می‌دهد تا پس از مرگ ارگانیسم به عملکرد خود ادامه دهند، هنوز مشخص نیست. یک فرضیه این است که کانال ها و پمپ های تخصصی تعبیه شده در غشای بیرونی سلول ها به عنوان مدارهای الکتریکی پیچیده عمل می کنند. این کانال ها و پمپ ها سیگنال های الکتریکی تولید می کنند که به سلول ها اجازه می دهد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و عملکردهای خاصی مانند رشد و حرکت را انجام دهند و ساختار ارگانیسمی را که تشکیل می دهند شکل می دهند.
میزان تغییر انواع سلول‌ها پس از مرگ نیز نامشخص است. تحقیقات قبلی نشان داده است که ژن‌های خاص درگیر در استرس، ایمنی و تنظیم اپی ژنتیکی پس از مرگ در موش‌ها، گورخرماهی‌ها و افراد فعال می‌شوند که نشان‌دهنده پتانسیل گسترده‌ای برای تغییر شکل در میان انواع مختلف سلول است.
پیامدهای زیست شناسی و پزشکی
حالت سوم نه تنها بینش جدیدی در مورد سازگاری سلول ها ارائه می دهد. همچنین چشم اندازی برای درمان های جدید ارائه می دهد.
به عنوان مثال، آنتروبات‌ها را می‌توان از بافت زنده فرد برای تحویل دارو بدون ایجاد پاسخ ایمنی ناخواسته تهیه کرد. آنتروبات های مهندسی شده تزریق شده به بدن می توانند به طور بالقوه پلاک شریانی را در بیماران مبتلا به تصلب شرایین حل کنند و مخاط اضافی را در بیماران فیبروز کیستیک از بین ببرند.
نکته مهم این است که این موجودات چند سلولی طول عمر محدودی دارند که به طور طبیعی پس از چهار تا شش هفته تجزیه می شوند. این "سوئیچ کشتن" از رشد سلول های بالقوه مهاجم جلوگیری می کند.
درک بهتر این که چگونه برخی از سلول‌ها به عملکرد خود ادامه می‌دهند و مدتی پس از مرگ ارگانیسم تبدیل به موجودات چند سلولی می‌شوند، نویدبخش پیشرفت پزشکی شخصی و پیشگیرانه است.
