تغذیه-هویت-سلول‌های-T

تأثیر تغذیه بر هویت سلولی

انتخاب بین تخم‌مرغ هم‌زده یا سیب برای صبحانه احتمالاً تأثیر زیادی بر روز شما نخواهد گذاشت. اما برای سلول‌ها، انتخاب بین مواد مغذی میکروسکوپی مشابه می‌تواند هویت آن‌ها را تعیین کند. اینکه آیا و چگونه ترجیحات غذایی بر هویت سلول‌ها تأثیر می‌گذارد، سال‌ها معمایی برای دانشمندان بوده است تا اینکه تیمی از ایمنی‌شناسان مؤسسه سالک چارچوب جدیدی برای رابطه پیچیده بین تغذیه و هویت سلولی ارائه دادند.

این پاسخ‌ها در حین بررسی انواع مختلف سلول‌های ایمنی به دست آمد. سیستم ایمنی به سلول‌های T “اثرگذار” تخصصی برای مقابله با پاتوژن‌ها وابسته است، اما در عفونت‌های مزمن مانند HIV یا سرطان‌ها، فعال‌سازی مداوم این سلول‌ها می‌تواند آن‌ها را به سلول‌های T “خسته” تبدیل کند که قادر به ادامه مبارزه نیستند. در این مطالعه جدید، دانشمندان مؤسسه سالک دریافتند که تغییر تغذیه از استات به سیترات نقش کلیدی در تعیین سرنوشت سلول‌های T ایفا می‌کند و آن‌ها را از سلول‌های اثرگذار فعال به سلول‌های خسته تبدیل می‌کند. این یافته نشان می‌دهد که چگونه تغییرات متابولیکی بر هویت سلول‌های T تأثیر می‌گذارد و راه‌هایی برای مداخلات به منظور حفظ عملکرد ایمنی باز می‌کند.

کشف اینکه مواد مغذی مختلف می‌توانند بیان ژن، عملکرد و هویت یک سلول را تغییر دهند، به طور قابل توجهی درک دانشمندان از رابطه بین تغذیه و سلامت سلولی در سراسر بدن را پیشرفت می‌دهد. همچنین ممکن است بتوان درمان‌های جدیدی را توسعه داد که به این مکانیزم‌های وابسته به مواد مغذی هدف بزنند تا به سلول‌های T کمک کنند که فعال و بهینه در برابر بیماری‌های مزمن مانند سرطان یا HIV باقی بمانند. این یافته‌ها در تاریخ ۱۲ دسامبر ۲۰۲۴ در مجله Science منتشر شد.

نقش متابولیسم در عملکرد سلول‌ها

پروفسور سوزان کچ، نویسنده ارشد این مطالعه و دارنده کرسی NOMIS در مؤسسه سالک، می‌گوید: “شما می‌دانید که می‌گویند ‘شما همان چیزی هستید که می‌خورید؟’ خوب، ما راهی را کشف کردیم که این واقعاً در سلول‌ها عمل می‌کند.” او ادامه می‌دهد: “این موضوع از دو جنبه واقعاً هیجان‌انگیز است: از یک جنبه بنیادی، یافته‌های ما نشان می‌دهد که عملکرد یک سلول می‌تواند به طور مستقیم به تغذیه آن مرتبط باشد؛ و از جنبه‌ای خاص‌تر، این موضوع نور جدیدی بر چگونگی ناکارآمد یا خسته شدن سلول‌های T می‌افکند و اینکه چه کارهایی می‌توانیم برای جلوگیری از آن انجام دهیم.”

📢 اگر عاشق علم هستید و نمی‌خواهید هیچ مقاله‌ای را از دست بدهید…

به کانال تلگرام ما بپیوندید! تمامی مقالات جدید روزانه در آنجا منتشر می‌شوند.

📲 عضویت در کانال تلگرام
پاپ‌آپ اطلاعیه با اسکرول
تصویری میکروسکوپی از سلول‌های T در حال مبارزه با پاتوژن‌ها، که به دو نوع سلول 'اثرگذار' و 'خسته' طبقه‌بندی شده‌اند.
نقش سلول‌های T در سیستم ایمنی و تأثیر تغذیه بر وضعیت عملکردی آن‌ها.

متابولیسم یک فرآیند مرکزی در سلول است که مواد مغذی را به متابولیت‌ها و انرژی تبدیل می‌کند. مواد مغذی منابع لازم برای تمامی فعالیت‌های سلولی را فراهم می‌کنند، اما ابتدا باید به مولکول‌های کوچکتر به نام متابولیت‌ها تجزیه شوند. متابولیت‌ها کاربردهای زیادی دارند، از جمله ترویج تنظیم اپی‌ژنتیکی، فرآیندی که شکل DNA یک سلول را تغییر می‌دهد تا دسترسی به ژن‌های مختلف را تغییر دهد. اینکه کدام ژن‌ها در یک سلول در هر زمان خاص بیان می‌شوند، رفتار و هویت کل سلول را تعیین می‌کند.

تیم تحقیقاتی متوجه شد که آیا این تغییر در متابولیسم می‌تواند مسئول تغییرات اپی‌ژنتیکی باشد که سلول‌های T اثرگذار را به سلول‌های T خسته تبدیل می‌کند؟ آیا ارتباطی بین تغذیه و تمایز سلول‌های T خسته وجود دارد؟ یکی از مهم‌ترین و رایج‌ترین متابولیت‌ها، استیل‌کوآ است که هم سلول‌های T اثرگذار و هم سلول‌های T خسته تولید می‌کنند، اما با یک تفاوت جالب. سلول‌های T خسته تمایل دارند که استیل‌کوآ خود را با استفاده از پروتئینی به نام ACLY تولید کنند که از سیترات استفاده می‌کند، در حالی که سلول‌های T اثرگذار از پروتئینی به نام ACSS2 استفاده می‌کنند که از استات بهره می‌برد.

فعالیت ترجیحی ACLY که از سیترات در سلول‌های T خسته استفاده می‌کند و ACSS2 که از استات در سلول‌های T اثرگذار بهره می‌برد، کنجکاوی تیم را برانگیخت و آن‌ها را به بررسی ژنتیکی تولید این پروتئین‌های متابولیکی در هر دو زیرگروه سلول‌های T سوق داد. آن‌ها دریافتند که بیان ژن ACSS2 در سلول‌های T عملکردی بیشترین مقدار را دارد، اما در سلول‌های T خسته به طور چشمگیری کاهش یافته است، چه در نمونه‌های بافت موش و چه در نمونه‌های انسانی. در مقابل، ژن‌های ACLY در هر دو نوع سلول‌های T اثرگذار و خسته به طور مشابه بیان می‌شدند، با بیان کمی بیشتر در سلول‌های خسته.

تصویری از یک آزمایشگاه تحقیقاتی، جایی که دانشمندان به تجزیه و تحلیل فرآیندهای سلولی و متابولیکی پرداخته و نمودارهای فرآیندهای متابولیکی را بررسی می‌کنند.
پژوهشگران در حال بررسی فرآیندها و داده‌های مرتبط با متابولیسم سلول‌های ایمنی.

تأثیر تغذیه بر هویت سلول‌های T خسته

این تحقیق نشان می‌دهد که سلول‌های T برای حفظ وضعیت عملکردی خود به بیان پروتئین ACSS2 نیاز دارند و با خستگی، وابستگی بیشتری به ACLY پیدا می‌کنند. برای تأیید یافته‌های خود، پژوهشگران به سلول‌های T مراجعه کرده و به‌طور جداگانه ژن‌های ACLY و ACSS2 را حذف کردند. آن‌ها متوجه شدند که حذف ACLY فعالیت سلول‌های T ضد تومور را افزایش می‌دهد، در حالی که حذف ACSS2 تأثیر معکوس داشته و کارایی سلول‌های T را کاهش می‌دهد. مشاهده این تفاوت‌ها در بیان ACLY و ACSS2 باعث شد که پرسش‌هایی درباره این مطرح شود که آیا استیل‌کوآ (acetyl-CoA) حاصل از این پروتئین‌ها ممکن است تعیین‌کننده تشکیل سلول‌های T خسته باشد.

شیکسین ما، نویسنده اول این مطالعه و پژوهشگر پسادکتری در آزمایشگاه کچ، می‌گوید: «ما از اینکه متوجه شدیم نوع مواد مغذی که سلول‌هایمان استفاده می‌کنند، بیان ژنتیکی و هویت آن‌ها را تغییر می‌دهد، شگفت‌زده و هیجان‌زده شدیم. این به این معنی است که ما یک فرآیند جدید وابسته به مواد مغذی داریم که می‌توانیم با درمان‌های جدید به آن هدف بزنیم و بهتر با بیماری‌های مزمن مبارزه کنیم.» سلول‌های T خسته به ACSS2 پشت کرده و به شدت به ACLY وابسته شدند، به‌طوری‌که مجبور شدند از سیترات بیشتر و از استات کمتر برای تولید استیل‌کوآ استفاده کنند، با وجود اینکه هر دو ماده مغذی به یک اندازه در دسترس بودند.

با بررسی دقیق‌تر، پژوهشگران متوجه شدند که دو تجمع متمایز از استیل‌کوآ یکسان در مکان‌های مختلف در هسته سلول، جایی که DNA سلول ذخیره می‌شود، جمع شده‌اند. این تجمع‌ها بر اساس این که آیا از استات از طریق ACSS2 یا از سیترات از طریق ACLY به دست آمده‌اند، متفاوت بودند. هر تجمع خاص مواد مغذی به استیل‌کوآ سپس به استیل‌تریانسفرازهای هیستون خاصی مرتبط شد که پروتئین‌هایی هستند که DNA را شکل‌دهی کرده و تأثیر می‌گذارند که کدام ژن‌ها بیان شوند تا رفتار و هویت سلولی را تغییر دهند.

تصویر تمایز سلول‌های T به دو نوع 'سلول‌های فعال' و 'سلول‌های خسته'، نشان‌دهنده تأثیر مواد مغذی بر هویت سلولی.
تأثیر مواد مغذی بر تغییر هویت و فعالیت سلول‌های T خسته و اثرگذار.

در یک نوع اثر دومینو، ماده مغذی اصلی در نهایت سرنوشت سلول‌های T را تعیین می‌کرد: (1) آنزیم متابولیک (ACSS2 یا ACLY) ماده مغذی مورد استفاده را تعیین می‌کرد، (2) آنزیم متابولیک مکان استیل‌کوآ را تعیین می‌کرد، (3) مکان استیل‌کوآ تعیین می‌کرد که کدام استیل‌تریانسفرازهای هیستون فعال شوند، و (4) آن استیل‌تریانسفرازها یا هویت سلول T اثرگذار را حفظ می‌کردند یا به تغییر به هویت سلول T خسته کمک می‌کردند.

این ارتباط جدید بین تغذیه و هویت سلولی توضیح جدیدی برای هویت سلول‌های T خسته ارائه می‌دهد و به نوبه خود، اهداف جدیدی برای درمان‌های آینده فراهم می‌کند که می‌تواند سلول‌های T را برای مدت طولانی‌تری «فعال» نگه دارد. کچ می‌گوید: «این واقعاً یک مفهوم رادیکال است که قبلاً دیده نشده است. ما عواقب واضحی در هویت و عملکرد سلولی بر اساس ترجیحات مواد مغذی سلول‌ها مشاهده می‌کنیم. تأثیر این یافته‌ها تنها در زمینه‌ایمنوتراپی و ایمنولوژی نخواهد بود – هر نوع سلولی در بدن از این فرآیندهای متابولیک استفاده می‌کند، بنابراین کشفیات و نوآوری‌های درمانی زیادی می‌توانند از آنچه که ما یافته‌ایم، به دست آید.»

نویسندگان دیگر این مقاله شامل توماس مان، استیون ژائو، برایان مک‌دونالد، یاگمور فارساکوگلو، لیزماری گارسیا-ریورا، فیلیپه آراوجو هوفمن، شیهاو ژو، ویکتور دو، دن چن، جس فورگیوله، مایکل لاپورتا و امیلی جیکوبز از موسسه سالک؛ مایکل داهابی، لیزا دیکمپ، براندون اوزوالد، رایان شلدون، ابیگیل الیس و راسل جونز از موسسه وان اندل؛ وون-سوک سونگ و چول‌سون جانگ از دانشگاه کالیفرنیا، ایروین؛ ه. کی چانگ از موسسه سالک و دانشگاه کارولینای شمالی در چپل هیل; لانگ‌وی لیو و یینگشیاو وانگ از دانشگاه کالیفرنیا، جنوبی؛ و پکسینگه از دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو هستند.

این تحقیق با حمایت مؤسسات ملی بهداشت (R01 AI066232، R21 AI151986، R01 AI165722، R01 AA029124، EB R01 029122، GM R35 140929، K00CA222741، P30 CA01495، S10-OD023689، S10 OD034268، P30 AG068635، T32CA009370)، بنیاد چپمن و بنیاد خیریه هلمزلی، بنیاد خانواده پل جی آلن، موسسه وان اندل، انجمن آمریکایی برای مطالعه بیماری‌های کبدی، بنیاد ادوارد مالینکروت جونیور، موسسه تحقیقات سرطان، بنیاد تحقیقات سرطان دیمون رانین و جایزه پژوهشگر پسادکتری صندوق پیشگام سالک تأمین مالی شده است.

مقاله های شبیه به این مقاله

بیشتر بخوانید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *