پژوهشگرانی در آمریکا موفق شده‌اند با جایگذاری پروتئین‌های ساطع‌کننده نور در سلول‌های قلبی تولید شده از سلول‌های بنیادی، رفتار تپش عضلات قلب را مطالعه کنند. آن‌ها امیدوارند با این روش بتوان پیش از استفاده از داروهای مختلف، اثر آن‌ها را بر قلب انسان پیش‌بینی کرد.

پروتئینی که از میکروب‌های بحرالمیت به عاریه گرفته و توسط پژوهشگران بازمهندسی شده، با هر انقباض سلول‌های قلبی را درخشان می‌کند. پژوهشگران هاروارد ۱۷ دسامبر در نشست سالانه انجمن زیست‌شناسی سلولی آمریکا گزارش دادند با استفاده از سلول‌های تابان می‌توان پیش‌بینی کرد که آیا داروهای جدید باعث مشکلات قلبی در افراد می‌شوند.

آدام کوهن (Adam Cohen) و همکارانش از پروتئینی استفاده کردند که به ریز-سازواره‌ای در بحرالمیت کمک می‌کند تا از نور خورشید انرژی بگیرد و سپس مولکول را به نحوی شکستند که تنها در جهت معکوس کار کند یعنی تحت شرایط خاصی به جای جذب نور آن را گسیل نماید. کوهن می‌گوید وقتی این پروتئین – با نام آرکايرهودوپسین ۳ یا به اختصار آرک – در سلول‌های قلبی گذارده شد، سلول‌های قلبی پس از دریافت یک سیگنال الکتریکی برای تپش، نور کم‌فروغ قرمزی تاباند. وقتی کلسیم وارد سلول یا از انبارهای آن خارج می‌شود تا انقباض عضلات قلب را تسریع کند، نسخه دیگری از پروتئین آرک نور آبی می‌تاباند (برای دیدن فیلمی از عملکرد پروتئين اینجا را کلیک کنید).

ایده سلول‌های تابان از حوزه جدید پژوهشی به نام اپتوژنتیک آمد که در آن پژوهشگران از نور برای کنترل فعالیت سلول‌های عصبی استفاده می‌کنند. این روش جدید عملکرد سلول‌های قلبی را تغییر نمی‌دهد بلکه به کوهن و همکارانش اجازه می‌دهد تا تپش سلول‌های قلب انسان را مانیتور کنند.

پژوهشگران پروتئین‌های چشمک‌زن قرمز و آبی را در سلول‌های پوست انسان قرار دادند؛ این سلول‌ها برای تولید سلول‌ بنیادی برنامه‌ریزی شده بودند و سپس آن‌ها به سلول‌های عضلانی قلب تبدیل شدند. اگرچه این سلول‌ها در سینی آزمایشگاهی رشد می‌کنند اما باز هم در کنار هم تپش دارند. در آینده، سلول‌های برنامه‌ریزی شده را می‌توان از سلول‌های پوستی افرادی با مشکلات قلبی ژنتیکی ساخت تا تاثیر شرایط آن‌ها را بر عملکرد سلول‌ قلبی ببینیم.

داروهای ترشحی که آهنگ قلب را روی سلول‌ها تحت تاثیر قرار می‌دهند؛ روش تپش سلول و الگوی تابش پروتئین‌ها را عوض می‌کنند. کوهن با سلول‌های تابش‌کننده، داروهایی را که احتمالا به بیماری قلبی منجر می‌شوند پیش از آزمایش‌های کلینیکی در می‌یابد. شاید افراد روزی بتوانند بعضی از سلول‌های پوستی خود را تبدیل به سلول‌های قلبی کنند تا پاسخ احتمالی خود را به داروهای خاص آزمایش کنند.

همچنین پژوهشگران پروتئین‌ها را در ماهی‌‌های گورخری که تا حدی شفاف هستند، بازمهندسی کردند. این کار به گروه اجازه داد تا عملکرد سلول‌های قلبی را در سازواره‌ای واقعی ببینند. داروها را می‌توان به آبی که ماهی در آن شنا می‌کند افزود تا اثرات سمی احتمالی بر قلب را آزمود.

سیمون اتکینسون (Simon Atkinson)، زیست‌شناس سلولی در دانشگاه پزشکی ایندیانا گفت: «قرار دادن پروتئین‌ها در ماهی گورخری راه خوبی برای دیدن چگونگی همکاری سلول‌ها در یک بافت است.» او افزود که شاید پژوهشگران برای مطالعه قلب موش‌ها،  موش‌های صحرایی و دیگر حیوانات غیرشفاف آزمایشگاهی، پروتئین‌ها را درخشان‌تر کنند.

منبع:

Heart Telltale

مرجع:

A. E. Cohen et al. Imaging voltage with microbial rhodopsins. American Society for Cell Biology meeting, December 17, 2012.