شناسایی سلول‌های پیر بدون نیاز به گرفتن نمونه خون

پزشکان ممکن است در آینده بتوانند بدون استفاده از سوزن، آزمایش خون یا آزمایشگاه‌های گران‌قیمت، تشخیص دهند که آیا سلول‌های شما زودتر از موعد پیر شده‌اند یا خیر. پژوهشگران ژاپنی یک روش آزمایشی توسعه داده‌اند که با استفاده از سیگنال‌های الکتریکی قادر است سلول‌های پیری را شناسایی کند، سلول‌هایی که نقش کلیدی در بسیاری از بیماری‌های مرتبط با افزایش سن دارند.

کد خبر: ۸۱۵۷۱۲

تاریخ: ۱۰ تير ۱۴۰۴ - ۱۳:۴۷

به گزارش ایران اکونومیست، این پیشرفت می‌تواند در آینده نحوه تشخیص و درمان بیماری‌های مرتبط با پیری را متحول کند، هرچند هنوز به توسعه‌های قابل توجهی نیاز دارد.

سلول‌های پیری چه هستند و چرا باید به آن‌ها اهمیت دهید؟

به نقل از اس‌اف، سلول‌های پیری مانند بازنشسته‌های سلولی هستند.  آن‌ها دیگر تقسیم نمی‌شوند یا رشد نمی‌کنند اما نمی‌میرند. در عوض، این سلول‌ها در بدن باقی می‌مانند و اغلب باعث التهاب و مشکلاتی می‌شوند که روند پیری و بیماری را تسریع می‌کند. این سلول‌های مزاحم به مرور زمان در بدن تجمع می‌یابند و نقش مهمی در بیماری‌هایی مانند بیماری‌های قلبی، آلزایمر و دیابت ایفا می‌کنند.

در بیماری‌های قلبی، این سلول‌ها در دیواره رگ‌های خونی جمع شده و باعث سفت و باریک شدن شریان‌ها می‌شوند. در مغز ممکن است روند بیماری آلزایمر را تشدید کنند. در دیابت، سلول‌های پیری در لوزالمعده باعث کاهش تولید انسولین شده و کنترل قند خون را دشوار می‌کنند.

روش‌های فعلی تشخیص سلول‌های پیر

در حال حاضر، شناسایی این سلول‌ها نیازمند فرآیندهای آزمایشگاهی پیچیده‌ای است که از رنگ‌آمیزی‌های ویژه و میکروسکوپ استفاده می‌کند. این روش‌ها زمان‌بر، پرهزینه و گاهی غیرقابل اعتماد هستند. رویکرد الکتریکی جدیدی که توسط دانشمندان دانشگاه شهری توکیو توسعه یافته، می‌تواند این وضعیت را تغییر دهد.

چگونه دانشمندان از برق برای سنجش سن سلول‌ها استفاده کردند

یک گروه تحقیقاتی روش «دی‌الکتروفورز مدوله‌شده با فرکانس» (Frequency-Modulated Dielectrophoresis یا FM-DEP) را توسعه دادند. اگرچه نام آن پیچیده به نظر می‌رسد، اما اصل کار ساده است: سلول‌ها بسته به سن و وضعیت خود، به شکل متفاوتی به میدان‌های الکتریکی واکنش نشان می‌دهند.

وقتی سلول‌ها در میدان الکتریکی قرار می‌گیرند و فرکانس میدان تغییر می‌کند، سلول‌های جوان و سالم رفتار متفاوتی نسبت به سلول‌های پیر از خود نشان می‌دهند. با مشاهده حرکت سلول‌ها و محاسبه «فرکانس گذر» یا همان اثر الکتریکی مخصوص هر سلول، دانشمندان می‌توانند تشخیص دهند که سلول جوان است یا پیر.

آزمایش روی سلول‌های پوستی انسان

گروه تحقیق روی سلول‌های پوستی انسان که معمولا در تحقیقات پیری استفاده می‌شوند، آزمایش کردند. این سلول‌ها را در ظروف آزمایشگاهی رشد دادند و با تقسیم‌های مکرر، برخی از آن‌ها را به سلول‌های پیر تبدیل کردند تا پیری طبیعی شبیه‌سازی شود. بیش از ۲۰۰۰ سلول به طور جداگانه در آزمایش‌های مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.

تفاوت‌های الکتریکی قابل توجه بین سلول‌های جوان و پیر

سلول‌های جوان معمولا فرکانس گذری بین ۵۰ تا ۱۵۰ کیلوهرتز نشان دادند، در حالی که سلول‌های پیر فرکانس‌های بسیار بالاتر و متغیرتر بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ کیلوهرتز داشتند. تغییرات الکتریکی در سلول‌های پیر تا ۲۷ برابر بیشتر از سلول‌های جوان بود و این نشان‌دهنده یک بی‌نظمی و تغییر بزرگ است.

سلول‌های پیر تقریبا سه برابر بزرگ‌تر از سلول‌های جوان بودند و میزان آنزیم  SA-β-galactosidase، یک نشانگر شناخته شده پیری، در آن‌ها بیشتر بود. بزرگ‌ترین و پیرترین سلول‌ها، شدیدترین الگوهای الکتریکی را داشتند که برخی از آن‌ها فرکانس‌هایی فراتر از ۱۰۰۰ کیلوهرتز داشتند که بسیار بالاتر از محدوده سلول‌های سالم است.

تغییرات مولکولی در غشای سلولی با افزایش سن

این تغییرات الکتریکی نشان‌دهنده تغییرات مولکولی خاصی در غشای سلول‌های پیر است. وقتی سلول‌ها پیر می‌شوند، میزان کلسترول در غشای خارجی آن‌ها افزایش می‌یابد و نسبت‌های فسفولیپیدها تغییر می‌کند که نحوه واکنش آن‌ها به میدان‌های الکتریکی را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

کاربردهای دنیای واقعی و محدودیت‌های فعلی

این فناوری ممکن است در آینده به دستگاه‌های غربالگری پزشکی تبدیل شود، اگرچه هنوز راه درازی تا استفاده بالینی دارد. این روش فعلی یک آزمایش ساده کنار تخت بیمار نیست و به دستگاه‌های میکروفلوئیدیک تخصصی، تجهیزات الکتریکی دقیق و تحلیل میکروسکوپی نیاز دارد.

همچنین پژوهشگران می‌توانند از این روش الکتریکی برای بررسی اینکه آیا درمان‌های ضد پیری واقعا سلول‌ها را جوان می‌کنند یا فقط علائم را پنهان می‌کنند، استفاده کنند.

محدودیت‌ها

مطالعه فقط روی یک نوع سلول انسانی فیبروبلاست‌های پوستی که در شرایط آزمایشگاهی مصنوعی رشد یافته بودند، انجام شد. مشخص نیست که آیا این الگوهای الکتریکی برای سلول‌های مغز، قلب یا سیستم ایمنی نیز صدق می‌کند یا خیر.

همه آزمایش‌ها سلول‌های پیر را با تقسیم‌های مکرر ایجاد کردند، نه پیری ناشی از عوامل دیگر مانند استرس اکسیداتیو یا آسیب  دی‌ان‌ای، که ممکن است الگوهای الکتریکی متفاوتی ایجاد کند. همانطور که نویسندگان اشاره کردند: مطالعات بیشتری با انواع مختلف سلول و نشانگرهای پیری متنوع برای ارزیابی کاربرد وسیع‌تر این روش مورد نیاز است.

نتیجه‌گیری

با وجود محدودیت‌ها، این مطالعه گامی مهم به سوی تشخیص سریع و بدون نیاز به برچسب زدن سن سلولی است. نویسندگان نتیجه گرفتند: با توسعه بیشتر، از جمله بهبود طراحی الکترودها و اعتبارسنجی زیستی گسترده‌تر، FM-DEP پتانسیل استفاده در تحقیقات پیری، پایش زنده سلول‌های پیر در درمان‌ها و غربالگری با حجم بالا داروهای ضد پیری را دارد.

در حال حاضر، این روش هنوز ابزاری تحقیقاتی است، اما چشم‌اندازی از آینده را نشان می‌دهد که در آن تشخیص پیری سلولی می‌تواند ساده‌تر و در دسترس‌تر از روش‌های کنونی باشد. در دنیایی که بیماری‌های مرتبط با پیری به یک بار سنگین سلامتی تبدیل شده‌اند، چنین پیشرفت‌هایی در فناوری تشخیص بسیار ضروری است.