جایزه نوبل پزشکی و فیزیولوژی امسال به جان گوردون و شینیا یاماناکا اهدا شد. این دو محقق راه‌های متفاتی را برای تبدیل سلول‌های بالغ به سلول‌های بنیادی پرتوان کشف کرده و نشان داده‌اند مسیر رشد و بلوغ سلول‌ها یک‌طرفه نیست.
مطابق اعلام آکادمی نوبل، جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی امسال برای این کشف شگفت‌انگیز که سلول‌های بالغ و تخصصی‌شده می‌توانند با بازبرنامه‌ریزی به سلول‌های بنیادی پرتوانی تبدیل شوند که قادر به تبدیل به انواع سلول‌های گوناگون هستند به جان گوردون، استاد انستیتو گوردون در کمبریج انگلیس و شینیا یاماناکا، استاد دانشگاه کیوتو در ژاپن اهدا شد. کشف باارزش این دو محقق باعث تغییری انقلابی در شناخت انسان از چگونگی رشد و تکامل سلول‌ها و اندام‌ها شده است.
جان گوردون در سال 1962/1341 کشف کرد تخصصی‌شدن سلول‌ها برگشت‌پذیر است. او آزمونی ترتیب داد و در آن هسته سلول نابالغ موجود در یک تخم قورباغه را با هسته یک سلول بالغ روده‌ای از همین حیوان جانشین کرد. این سلول اصلاح‌شده در نهایت به یک بچه‌قورباغه طبیعی مانند هر بچه‌قورباغه دیگری تبدیل شد. نتیجه این آزمون نشان می‌داد دی.ان.ای این سلول بالغ هنوز هم تمامی اطلاعات مورد نیاز برای تبدیل تمامی سلول‌ها به یک قورباغه جدید را حفظ کرده است.
40 سال پس از کشف جالب گوردون، شینیا یاماناکا در سال 2006/1385 موفق به کشف شیوه‌ای برای تبدیل سلول‌های بالغ دست‌نخورده در موش‌ها به سلول‌های بنیادی نابالغ شد. او به سادگی با بازبرنامه‌ریزی این سلول‌ها توسط چندین ژن توانست سلول‌های بالغ را به سلول‌های بنیادی پرتوانی که قابلیت تبدیل به تمامی شکل‌ها سلولی را دارند تبدیل کند.
این دو کشف دور از انتظار باعث شدند نگاه ما برای همیشه به سلول‌های بالغ و تخصصی‌شدن تغییر کند. به لطف تلاش‌های این دو محقق و گروه‌های دیگر امروزه می‌دانیم سلول‌های بالغ هم توانایی بازگشت و تبدیل به سلول‌های بنیادی پرتوان را دارند و این چرخه برگشت‌پذیر است.
زندگی، سفری رو به تخصصی‌شدن بیشتر
بدن تمامی ما از سلول تخم بارورشده ایجاد شده است. این سلول در اولین روزهای پس از لقاح از سلول‌های نابالغی تشکیل شده که همگی می‌توانند به تمامی انواع بافت‌های انسانی تبدیل شوند. این سلول‌ها را با نام سلول‌های بنیادی پرتوان می‌شناسیم که با بزرگ‌تر شدن جنین به انواع سلول‌های تخصصی مانند سلول‌های عصبی، ماهیچه‌ای، بافت کبد و بافت‌های دیگری تبدیل می‌شوند که هر یک وظیفه‌ای اختصاصی را در بدن ما به عهده خواهند گرفت. پیش از این تصور می‌شد این سفر از سلول بنیادی نابالغ به سلول بالغ تخصصی‌شده غیرقابل‌بازگشت است؛ اما امروزه می‌دانیم که یک مرحله برای به عقب برگشتن وجود دارد، جایی که سلول‌های بنیادی پرتوان قرار گرفته‌اند.
وقتی قورباغه‌ها در مسیر رشد به عقب می‌جهند
گوردون اولین کسی بود که مبارزه با ایده سرنوشت تغییرناپذیر سلول‌های بالغ را آغاز کرد. او با این فرض که ماده ژنتیکی سلول‌های بالغ می‌تواند داده‌های مورد نیاز برای تبدیل سلول به تمامی انواع سلول‌های دیگر را حفظ کرده باشد، آزمون‌های خود را آغاز کرد. او در سال 1962/1341 برای اثبات این فرضیه هسته یک سلول بالغ تخصصی‌شده متعلق به روده یک بچه قورباغه را جایگزین هسته سلول تخم قورباغه کرد و در ادامه شاهد به وجود آمدن بچه قورباغه‌ای (کله‌آویزی) بود که در مراحل بعد به قورباغه بالغ تبدیل شد. در حقیقت سلول بالغ اولیه توانایی ژنتیکی خود برای تبدیل به بافت‌های تازه را از دست نداده بود.
کشف جالب گوردون در ابتدا با ناباوری و عدم‌پذیرش از سوی دیگر محققان روبرو شد؛ اما با اعلام نتایجی مشابه توسط محققان دیگر در نهایت پذیرفته شده و به آغاز همانندسازی پستانداران انجامید. کشف گوردون به ما نشان داد سلول‌های بالغ تخصصی‌شده می‌توانند به سلول‌های پرتوان تبدیل شوند؛ اما شیوه او مستلزم خروج هسته از سلول و القای آن به سلولی دیگر بود، آیا این امکان دارد که بدون ایجاد تغییر در سلول‌ها هم شاهد بازگشت آنها به این مرحله باشیم؟
زمان بازگشت فرامی‌رسد
شینیا یاماناکا به این پرسش پاسخ داد. تحقیقات او چهل سال پس از گوردون سلول‌های پرتوانی را که از موش‌ها جدا شده و در محیط آزمایشگاه نگهداری می‌شدند، هدف گرفتند. او تلاش کرد در این سلول‌ها که توسط مارتین ایوانز برنده جایزه نوبل پزشکی سال 2007/1386 از موش‌ها جدا شده بودند، به دنبال ژن‌هایی بگردد که آنها را نابالغ نگه داشته‌اند. یاماناکا پس از کشف چندین عدد از این ژن‌ها آزمون‌هایی را ترتیب داد تا ببیند امکان بازگشت سلول‌های بالغ با بازبرنامه‌ریزی آنها توسط این ژن‌ها وجود دارد یا نه!
او و همکارانش ترکیبی از ژن‌های گوناگون را به سلول‌های بافت پیوندی و فیبروبلاست‌ها (فراوان‌ترین سلول بافت همبند یا پیوندی) القا کردند و در نهایت موفق شدند نسخه نهایی را کشف کنند. بررسی سلول‌ها زیر میکروسکوپ نشان می‌داد ترکیبی از 4 ژن توانسته سلول‌های بالغ را بازبرنامه‌ریزی کرده و به سلول‌های پرتوان تبدیل کند.
نتیجه این تحقیق ظهور سلول‌های پرتوان القایی بود که می‌توانستند به انواع سلول‌های دیگر از جمله فیبروبلاست‌ها، سلول‌های عصبی و بافت گوارشی تبدیل شوند. اعلام شیوه‌ای برای تبدیل سلول‌های بالغ دست‌نخورده به سلول‌های پرتوان یکی از بزرگ‌ترین موفقیت های علمی جهان را در سال 2006/1385 رقم زد.
از کشفی باورنکردنی تا ایجاد راهکارهای پزشکی تازه
تحقیقات انجام شده طی سال‌های اخیر نشان می‌دهد سلول‌های پرتوان القایی قابلیت تبدیل به انواع گوناگونی از سلول‌های بدن را دارند. این سلول‌ها که حتی می‌توانند از سلول‌های بدن انسان تهیه شوند، ابزاری تازه را در اختیار پزشکان در سراسر جهان قرار داده‌اند.
به عنوان مثال سلول‌های بافت پوست در بیماران گوناگون می‌توانند از بدن آنها نمونه‌برداری شده و در آزمایشگاه بررسی یا بازبرنامه‌ریزی شوند. درک تفاوت ژنتیکی میان آنها و سلول‌های سالم می‌تواند به برداشتن قدم‌های بزرگتری در درمان بیماران منجر شود.