سلول‌هایی که پس از مرگ زنده می‌مانند؛ «حالت سوم» بین مرگ و زندگی چیست؟

فرادید| حیات و مرگ به طور سنتی متضاد هم تلقی می‌شوند، اما ظهور اشکال حیات چندسلولی جدید از سلول‌های یک ارگانیسم مرده، «وضعیت سومی» را معرفی می‌کند که فراتر از مرزهای سنتی حیات و مرگ است. 

به گزارش فرادید، معمولاً دانشمندان مرگ را توقف غیرقابل بازگشت عملکرد یک موجود زنده می‌دانند. با این حال، اقداماتی از قبیل اهدای عضو گواه ادامه‌ی عملکرد اندام‌ها، بافت‌ها و سلول‌ها حتی پس از مرگ ارگانیسم است. این انعطاف‌پذیری این پرسش را ایجاد می‌کند: چه مکانیسم‌هایی به سلول‌های خاص اجازه می‌دهد پس از مرگ ارگانیسم همچنان به کارشان ادامه دهند؟ 

محققانی که اتفاقات درون ارگانیسم‌ها پس از مرگشان را بررسی می‌کنند، در مطالعه‌ای که به تازگی منتشر شد، توضیح داده‌اند که چگونه سلول‌های خاص، وقتی مواد مغذی، اکسیژن، بیوالکتریکی یا نشانه‌های بیوشیمیایی در اختیارشان داده شود، توانایی تبدیل شدن به ارگانیسم‌های چندسلولی با عملکردهای تازه پس از مرگ را دارند. 

زندگی، مرگ و ظهور چیزی جدید

این حالت سوم، چگونگی درک رفتار سلولی توسط دانشمندان را به چالش می‌کشد. در حالی که دگرگونی‌های کرم‌های پیله‌ساز به پروانه‌ها یا تبدیل بچه قورباغه‌ها به قورباغه‌ها، ممکن است دگرگونی‌های رشدی آشنا باشند، موارد کمی وجود دارند که در آن‌ها، موجودات زنده به روش‌هایی تغییر می‌کنند که از پیش تعیین نشده است. تومورها، اُرگانوئیدها و خطوط سلولی که می‌توانند به طور نامحدود در یک ظرف کشت میکرب تقسیم شوند، مانند سلول‌های HeLa، بخشی از حالت سوم در نظر گرفته نمی‌شوند، چون عملکردهای جدیدی ایجاد نمی‌کنند. 

زنوبات‌ها نیز قادر به انجام خودهمانندسازی جنبشی هستند، به این معنا که می‌توانند ساختار و عملکردشان را بدون رشد به صورت فیزیکی تکرار کنند. این امر با فرآیندهای تکثیر معمولی‌تر دربرگیرنده‌ی رشد داخل یا روی بدن ارگانیسم، متفاوت است. 

یافته دیگر محققان این است که سلول‌های ریه انسان می‌توانند به ارگانیسم‌های چندسلولی مینیاتوری خودآرایی کنند که قادرند به اطراف حرکت کنند. این انسان‌ربات‌ها (ربات ساخته‌شده از سلول‌های انسانی) به شیوه‌های جدیدی ساخته شده‌اند و رفتار می‌کنند. آن‌ها نه تنها می‌توانند در محیط اطراف خود حرکت کنند، بلکه می‌توانند هم خودشان و هم سلول‌های عصبی آسیب‌دیده‌ی نزدیک‌شان را ترمیم کنند. 

در مجموع، این یافته‌ها اثبات شکل‌پذیری ذاتی سیستم‌های سلولی هستند و این ایده را به چالش می‌کشند که سلول‌ها و موجودات فقط به روش‌های از پیش تعیین‌شده می‌توانند تکامل یابند. حالت سوم گواه اینست که مرگ ارگانیسمی ممکن است نقش مهمی در چگونگی تغییر حیات در طول زمان داشته باشد. 

نمودار A یک انسان‌ربات را نشان می‌دهد که در طول سه روز روی یک نورون خراشیده پل می‌سازد. نمودار B در پایان روز ۳، بخیه را به رنگ سبز نشان می‌دهد

شرایط پس از مرگ

عوامل متعددی بر توانایی بقاء و عملکرد سلول‌ها و بافت‌های خاص پس از مرگ ارگانیسم، اثرگذار هستند. این عوامل شامل شرایط محیطی، فعالیت متابولیکی و تکنیک‌های نگهداری می‌شوند. 

انواع مختلف سلول زمان بقاء متفاوتی دارند. برای نمونه، در انسان‌ها، گلبول‌های سفید خون بین ۶۰ تا ۸۶ ساعت پس از مرگ ارگانیسمی می‌میرند. در موش‌ها، سلول‌های ماهیچه‌ای اسکلتی را می‌توان ۱۴ روز پس از مرگ دوباره رشد داد، در حالی که سلول‌های فیبروبلاست گوسفند و بز را می‌توان تا یک ماه یا بیشتر پس از مرگ کشت داد. 

فعالیت متابولیک نقش مهمی در امکان ادامه‌ی حیات و عملکرد سلول‌ها دارد. کشت سلول‌های فعالی که برای حفظ عملکردشان به منبع انرژی مداوم و قابل‌توجهی نیاز دارند، نسبت به سلول‌هایی که نیاز به انرژی کمتری دارند، دشوارتر است. تکنیک‌های نگهداری مانند انجماد می‌تواند به نمونه‌های بافتی مانند مغز استخوان اجازه دهد عملکردی مشابه منابع اهداکننده زنده داشته باشند. 

مکانیسم‌های بقاء ذاتی نیز نقش مهمی در ادامه‌ی حیات سلول‌ها و بافت‌ها دارند. برای نمونه، محققان افزایش قابل‌توجهی در فعالیت ژن‌های مرتبط با استرس و ایمنی پس از مرگ ارگانیسمی مشاهده کرده‌اند که احتمالاً جبرانی برای از دست دادن هم‌ایستایی (حفظ پایداری محیط داخلی بدن و ثابت نگهداشتن شرایط فیزیکی و شیمیایی جاندار) است. افزون بر این، عواملی مانند تروما، عفونت و زمان سپری‌شده از مرگ به طور قابل‌توجهی بر زیست‌پذیری بافت و سلول اثر می‌گذارد. 

انواع مختلف سلول‌ها ظرفیت‌های متفاوتی برای بقا دارند، از جمله گلبول‌های سفید

عواملی مانند سن، سلامت، جنس و نوع گونه‌ها، چشم‌انداز پس از مرگ را شکل می‌دهند. این مسئله در چالش کشت و پیوند سلول‌های جزیره‌ای فعال متابولیکی که انسولین را در پانکراس تولید می‌کنند، از اهداکننده به گیرنده دیده می‌شود. محققان معتقدند فرآیندهای خودایمنی، هزینه‌های بالای انرژی و تخریب مکانیسم‌های حفاظتی می‌توانند دلایل بسیاری از شکست‌های پیوند جزیره‌ای باشند. 

اینکه چگونه تأثیر متقابل این متغیرها به سلول‌های خاص اجازه می‌دهد پس از مرگ ارگانیسم به عملکردشان ادامه دهند، هنوز روشن نشده است. یک فرضیه اینست که کانال‌ها و پمپ‌های تخصصی تعبیه‌شده در غشای بیرونی سلول‌ها به عنوان مدارهای الکتریکی پیچیده عمل می‌کنند. این کانال‌ها و پمپ‌ها سیگنال‌های الکتریکی تولید می‌کنند که به سلول‌ها اجازه می‌دهد با هم ارتباط برقرار کنند و عملکردهای خاصی مانند رشد و حرکت داشته باشند و ساختار ارگانیسمی که شکل می‌دهند را بسازند. 

میزان دگرگونی انواع مختلف سلول‌ها پس از مرگ نیز روشن نیست. تحقیقات قبلی نشان داده که ژن‌های خاص درگیر در استرس، ایمنی و تنظیم اپی‌ژنتیکی پس از مرگ در موش‌ها، گورخرماهی‌ها و افراد فعال می‌شوند و این امر نشان‌دهنده پتانسیل گسترده تغییر شکل میان انواع مختلف سلول است. 

نتیجه‌گیری‌ها برای علوم زیست‌شناسی و پزشکی

حالت سوم نه تنها اطلاعات جدیدی در مورد سازگاری سلول‌ها ارائه می‌دهد، بلکه نویدبخش درمان‌های جدید است. 

برای نمونه، انسان‌ربات‌ها را می‌توان از بافت زنده یک فرد برای رساندن دارو، بدون تحریک کردن واکنش ایمنی ناخواسته تهیه کرد. انسان‌ربات‌های مهندسی‌شده‌ی تزریق‌شده به بدن می‌توانند به طور بالقوه پلاک شریانی را در بیماران مبتلا به تصلب شرایین حل کنند و مخاط اضافه بیماران فیبروز سیستیک را از بین ببرند. 

مهم‌تر این که این موجودات چندسلولی طول عمر محدودی دارند و به طور طبیعی پس از چهار تا شش هفته تخریب می‌شوند. این سوئیچ کشتن از رشد سلول‌های بالقوه مهاجم جلوگیری می‌کند. 

درک بهتر چگونگی تداوم عملکرد برخی از سلول‌ها و تبدیل شدن‌شان به موجودات چندسلولی مدتی پس از مرگ ارگانیسم، نویدبخش پیشرفت پزشکی شخصی‌سازی‌شده و پیشگیرانه است.

مترجم: زهرا ذوالقدر