پیگیری شکل سلول‌های زنده نگاهی مستقیم به دینامیک‌های توسعه‌ای ارائه می‌دهد

تحقیق جدید بر روی توسعه سلول‌ها در جنین قورباغه نشان می‌دهد که سلول‌ها به صورت پیوسته در حال تغییر و پیشرفت هستند و سرنوشت نهایی آن‌ها خطی نیست. ویژگی‌هایی مانند موقعیت هسته و زمان در پیش‌بینی سرنوشت این سلول‌ها نقش ویژه‌ای دارند.

🔬 این سلول‌ها چه چیزی می‌خواهند بشوند؟

سلول‌ها در طول رشد خود به کجا می‌روند و چه تغییری می‌کنند؟ بسیاری از زیست‌شناسان توسعه‌زیستی در تلاش‌اند تا سفرهای سلول‌ها را از زمانی که می‌توانند به هر نوع سلول تبدیل شوند تا زمانی که به سرنوشت نهایی خود می‌رسند، دنبال کنند. دانشمندان می‌توانند از این سفر در نقاط زمانی خاص عکس بگیرند، اما آنچه بین این لحظات ثبت شده اتفاق می‌افتد از دسترس آن‌ها خارج است.

🔍 تحقیق جاکوب سدزینسکی

جاکوب سدزینسکی، زیست‌شناس سلولی در دانشگاه کپنهاگ و یکی از نویسندگان این مطالعه، بر روی توسعه سلول‌های بنیادی در راه‌های تنفسی تحقیق می‌کند. او و همکارش بیانکا دومیتراسکو، زیست‌شناس محاسباتی از دانشگاه کلمبیا، تصمیم گرفتند که آیا می‌توانند سلول‌های در حال توسعه را در حین تغییر پیگیری کنند بدون اینکه حتی یک لحظه را از دست بدهند.

🦗 استفاده از سلول‌های جنینی قورباغه

در یک انتشار پیش‌نویس اخیر، محققان جنین‌های قورباغه را به صورت زنده تصویربرداری کردند و تغییرات شکل و حرکت سلول‌ها را در طول زمان اندازه‌گیری کردند. آن‌ها دریافتند که پیشرفت سلول‌ها به سوی سرنوشت نهایی شان به طور خطی نیست و برخی ویژگی‌ها، مانند موقعیت هسته درون سلول‌ها، بهتر از سایر ویژگی‌ها می‌تواند سرنوشت آن‌ها را پیش‌بینی کند.

📊 ارزش پیگیری دینامیک‌های توسعه‌ای

این یافته‌ها نشان می‌دهد که پیگیری دینامیک‌های سلول‌های در حال توسعه به مراتب با ارزش‌تر از تکیه بر نمایش‌های ایستا از وضعیت‌های سلولی است.

🤔 پیگیری فرم و حرکت سلول‌ها

سدزینسکی و همکارانش شکل و حرکت سلول‌ها را تحت میکروسکوپ در مدت ۲۴ ساعت ثبت کردند و هر سه دقیقه عکسی گرفتند. آن‌ها از ابزارهای محاسباتی برای کمی‌سازی بیش از ۳۰ ویژگی مربوط به شکل و موقعیت سلول‌ها استفاده کردند.

📽️ مشاهده به‌جای مطالعه

سدزینسکی گفت: "ما دریافتیم که تعیین سرنوشت سلول یک انتقال ساده از نقطه A به نقطه B نیست." بسیاری از ویژگی‌ها، به جز موقعیت سلول، روند مشخصی در طول زمان نشان ندادند که نشان‌دهنده این است که فرآیند توسعه ممکن است به شکل خطی اتفاق نیفتد.

⚙️ پیش‌بینی سرنوشت نهایی سلول

محققان همچنین برای بدانند که آیا ویژگی خاصی در تعیین سرنوشت نهایی سلول مهم‌تر است، از یادگیری ماشین استفاده کردند و دریافتند که ویژگی‌های پیش‌بینی‌کننده شامل زمان، عمق سلول در بافت و موقعیت هسته نسبت به مرکز سلول‌اند.

🔮 آینده پژوهش

در آینده، سدزینسکی امیدوار است که تغییرات وضعیت‌های مورفودینامیکی و داده‌های ترنسکریپتومیک را ترکیب کند تا درک بهتری از چگونگی رسیدن سلول‌ها به سرنوشت نهایی شان داشته باشد.