محققان موسسه ولکام سانگر و کالج امپریال لندن با موفقیت از سلولهای سیستم هدایت قلبی قلب (CCS) نقشه برداری کردند. نقشه ای که منجر به ترسیم نقشه ضربان قلب شده است.
آنها در مطالعه اخیر خود که به تازگی منتشر شده، ابزاری به نام Drug2cell نیز پیشنهاد کرده اند که می تواند تاثیر هر نوع درمان دارویی جدید را بر قلب انسان پیش بینی کند.
CCS شبکه پیچیده ای از ماهیچه ها، گره ها و سیگنالها در دیواره های قلب ما است که باعث تپش قلب ما میشود. محققان نه تنها CCS، بلکه در مجموع 75 نوع سلول را در هشت ناحیه قلب بررسی کردند.
دکتر جیمز کرانلی، یکی از محققین ارشد، گفت: “سیستم هدایت قلبی برای ضربان منظم و هماهنگ قلب ما حیاتی است. اما سلولهایی که آن را تشکیل میدهند به خوبی شناخته نشده اند.”
آنها ادعا می کنند که این اولین بار است که چنین نقشه برداری دقیقی از سلول های قلب انسان به دست آمده است. اطلاعات حاصل از مطالعه آنها می تواند درک ما از قلب را به شدت بهبود بخشد.
کرانلی اضافه کرد: “این مطالعه با تعریف نمایه های این سلولها (CCS) و همچنین سوله های چند سلولی که در آنها زندگی میکنند، مفهوم جدیدی را روشن می کند. این درک عمیقتر، راه را برای درمان های ضد آریتمی بهتر و هدفمند در آینده باز میکند.”
نقشه ضربان قلب چه چیزی را نشان می دهد؟
مطالعه حاضر بخشی از برنامه Human Cell Atlas (HCA) است، یک ابتکار تحقیقاتی جهانی که هدف آن ترسیم کامل 37.2 تریلیون سلول تشکیل دهنده بدن انسان است. بیش از 2900 دانشمند در 94 کشور بر روی این پروژه جاه طلبانه کار می کنند.
روش های مختلفی برای نمایه سازی سلول هایی که اندام های مختلف بدن ما را تشکیل می دهند وجود دارد. یکی از این روش ها، رونویسی فضایی است که به دانشمندان اجازه میدهد تا رشتههای RNA داخل ژنوم یک سلول را بررسی کنند.
دکتر کرانلی و تیمش سلولهای قلب سالم و بیمار را مطالعه کردند و تفاوتها را در رونوشت های RNA مربوطه آنها ترسیم کردند. این تفاوت ها تغییرات مولکولی را که در طی زمانی که یک سلول سالم به یک سلول بیمار تبدیل می شود، نشان می دهد.
در اینجا برخی از یافته های کلیدی که توسط محققان فاش شده است:
- سلولهای گلیال که در مغز نیز یافت میشوند، توجه محدودی در قلب دریافت کرده اند. این مطالعه تعامل فیزیکی آنها را با سلول های CCS نشان میدهد که نقش حمایتی حیاتی را نشان میدهد. به طور خاص، به نظر می رسد سلول های گلیال با سلول های ضربان ساز ارتباط برقرار می کنند، پایانه های عصبی را به سمت آنها هدایت می کنند و به آزادسازی انتقال دهنده عصبی گلوتامات که ضربان قلب و برون ده قلبی را تغییر می دهد، کمک می کنند.
- برخی از سلول های ماهیچه ای در قلب بیمار، پپتید ناتریورتیک مغز (BNP) تولید میکنند، هورمونی که به عنوان یک نشانگر زیستی بالینی برای تشخیص نارسایی قلبی عمل میکند. محققان کشف کردند که حتی سلولهای سالم قلب نیز مقداری BNP تولید میکنند و با افزایش مستعد نارسایی قلب، تعداد این سلول ها افزایش مییابد.
- سیستم ایمنی بدن برای محافظت از قلب انسان در برابر تهدیدات داخلی و خارجی طراحی شده است. به عنوان مثال، سلولهای پلاسما که درست خارج از سطح قلب ما قرار دارند، آنتی بادی هایی را آزاد میکنند تا از قلب در برابر عفونت هایی که بر اندام های مجاور مانند ریه ها تأثیر میگذارند محافظت کنند.
متین آوکیران، مدیر بنیاد قلب بریتانیا و متخصص قلب و عروق مولکولی گفت: “این تحقیق با استفاده از فناوریهای پیشرفته، جزئیات پیچیده تری را در مورد سلولهایی که بخشهای تخصصی قلب انسان را تشکیل میدهند و نحوه ارتباط آن سلولها با یکدیگر ارائه میکند.
یافته های جدید در مورد سیستم هدایت الکتریکی قلب و تنظیم آن احتمالاً رویکردهای جدیدی را برای پیشگیری و درمان اختلالات ریتمی که میتواند عملکرد قلب را مختل کرده و حتی ممکن است تهدید کننده زندگی باشد، باز کند.”
اهمیت ابزار drug2cell
مؤسسه بیوانفورماتیک اروپایی یک «پایگاه داده به صورت دستی» (معروف به پایگاه داده ChEMBL) حاوی اطلاعات مربوط به میلیونها مولکول فعال زیستی است که رفتاری شبیه دارو را نشان میدهند.
محققان از این اطلاعات برای ایجاد ابزار drug2cell خود استفاده کردند که از پایگاه داده گسترده 19 میلیون تعامل دارو-هدف موجود در پایگاه داده ChEMBL EBI استفاده می کند. می تواند پیش بینی کند که یک داروی جدید چه سلول هایی را هدف قرار می دهد و چه عوارضی می تواند داشته باشد.
برخی از داروهایی که برای کاهش وزن یا برای درمان دیابت استفاده می شوند ضربان قلب را تندتر می کنند. حتی دانشمندان نمی دانند چرا این اتفاق می افتد، اما به لطف ابزار drugs2cell، محققان توانستند بیان سلول های ضربان قلب ساز را در برابر چنین داروهایی پیش بینی کنند.
مکانیسم فعالسازی و سرکوب ژنهای سلولهای ضربان ساز به ویژه در انسان مشخص نیست. این برای بهبود سلول درمانی برای تسهیل تولید سلول های ضربان ساز یا جلوگیری از شلیک بیش از حد خود به خود سلول ها مهم است.
دکتر کازوماسا کانمارو، نویسنده ارشد گفت: “با درک این سلولها در سطح ژنتیکی فردی، میتوانیم به طور بالقوه راههای جدیدی برای بهبود درمانهای قلب ایجاد کنیم.”