او به مطالعه عروق در حال رشد برای کمک به بهبودی حمله قلبی می پردازد

تخمین زده شده است که بدن انسان حدود 60,000 مایل رگ خونی دارد. قلب باید بدون وقفه خون را از طریق هر اینچ از آنها پمپ کند تا نیازهای بی پایان بدن به اکسیژن و مواد مغذی را برآورده کند. اما از آنجایی که قلب نیز نیازهای خاص خود را دارد، برخی از آن رگ‌ها رشته‌ای از شریان‌های کرونری را تشکیل می‌دهند که از عضله قلب عبور می‌کنند. اگر مشکلی با آن شریان‌ها پیش بیاید - مانند زمانی که پلاک کلسترولی که روی دیواره آنها رشد می‌کند پاره می‌شود و آنها را مسدود می‌کند - بخش‌هایی از قلب ممکن است دچار اختلال شده و گاهی اوقات بمیرند. حتی اگر فردی از چنین حمله قلبی جان سالم به در ببرد، بافت اسکار حاصل می تواند به طور دائمی قدرت و کارایی قلب را مختل کند. بنابراین درک رشد، توسعه و نگهداری عروق کرونر برای کاهش تلفات بیماری قلبی بسیار مهم است.

اسب قرمز کریستیاستادیار زیست شناسی در دانشگاه استنفورد و یکی از اعضای مؤسسه زیست شناسی سلول های بنیادی و پزشکی بازساختی دانشکده، به یک رهبر در پیگیری این درک تبدیل شده است. او مطالعات پیشگامانه ای در مورد منشا رگ های خونی در قلب پستانداران منتشر کرده است. امید این است که آنچه او و همکارانش در مورد رشد آن عروق در طول رشد جنین آموخته اند، بتواند به نجات قلب پس از حمله قلبی کمک کند.

در سال 2021، موسسه پزشکی هوارد هیوز (HHMI) اسب قرمز را به عنوان معتبر خود انتخاب کرد. برنامه محقق، شاید غنی ترین جایزه در زیست شناسی باشد. آزمایشگاه او در استنفورد 9 میلیون دلار در یک دوره هفت ساله برای تأمین مالی تحقیقات خود دریافت خواهد کرد. این کمک مالی برای علم او بسیار مفید بوده است، اما همچنین فرصت هایی را برای رد هورس، که تبار چروکی دارد، ایجاد کرده است تا حمایت و حمایت خود از دانشمندان بومی آمریکا را دوچندان کند.

کوانتوم تابستان گذشته هنگام بازدید از نیویورک و بعداً در تماس های ویدیویی با رد هورس صحبت کرد. مصاحبه ها برای وضوح فشرده و ویرایش شده اند.

در سال 2021، شما به عنوان محقق HHMI برای تحقیقات خود در زمینه بازسازی و ترمیم بافت قلب منصوب شدید. لطفاً می توانید آن مطالعات را توضیح دهید؟

این کار بر قلب و عروق خونی آن متمرکز بود - رشد جنینی و عملکردهای بیولوژیکی آنها. به طور خاص، ما بر نحوه تشکیل سیستم قلبی عروقی و رگ های خونی تخصصی به نام شریان های جانبی تمرکز کرده ایم. اینها را می توان در حیواناتی مانند موش و خوکچه هندی و همچنین برخی (و نه همه) انسان ها یافت.

معمولاً وثیقه ها در پاسخ به آسیب قلبی شکل می گیرند. وقتی آسیبی به عروق کرونر وارد می شود که خون را به عضله قلب می رساند، شریان های جانبی اتصالات جدیدی در ناحیه آسیب دیده ایجاد می کنند. در تحقیقات خود، مشاهده کرده‌ایم که وقتی عروق کرونر مسدود می‌شوند، در برخی موارد، وثیقه‌ها می‌توانند مسیری جایگزین برای جریان خون به عضله قلب شوند. آنها می توانند به عنوان مسیرهای بای پس طبیعی عمل کنند.

آیا این می تواند برای درمان بیماری قلبی مهم باشد؟

بله، ما امیدواریم که درک وثیقه ها برای نوع جدیدی از درمان ترمیمی کلیدی باشد. آنچه ما به آن نگاه کرده‌ایم این است که چگونه این نوع رگ‌های خونی ایجاد می‌شود و اینکه آیا در آینده، تحریک رشد آن‌ها می‌تواند یک درمان موثر برای افراد مبتلا به عروق کرونر مسدود باشد.

حملات قلبی زمانی اتفاق می‌افتد که خون نتواند انسداد عروقی را دور بزند. مانند سکته مغزی، در رگ های خونی اتفاق می افتد. هنگامی که عضله قلب از اکسیژن و مواد مغذی محروم شود، بافت قلب می میرد. به همین دلیل است که در بسیاری از موارد نارسایی قلبی رخ می دهد. اما اگر بتوانیم راهی برای تولید عروق کرونر جدید برای رساندن مواد مغذی به قلب پیدا کنیم، چه؟ آیا می توانیم از مرگ عضله قلب جلوگیری کنیم؟

یکی از اکتشافات بزرگ ما این است که وثیقه ها در قلب پستانداران درست پس از تولد به راحتی شکل می گیرند - یعنی در نوزادان یا نوزادان. این ممکن است یکی از دلایلی باشد که در موارد نادر نوزادانی که دچار حمله قلبی می شوند، می توانند به سرعت بهبود یابند. وثیقه آنها از شریانهای معمولی خارج شده و به سمت آسیب مهاجرت می کنند. اما در بزرگسالان، این فرآیند کمتر کارآمد است.

چقدر در تحقیقات خود پیشرفت کرده اید؟

خوب، از جمله چیزهایی که ما کشف کرده ایم این است که این شریان های جانبی از همان نوع سلول هایی ساخته شده اند که شریان های معمولی هستند.

قبل از تحقیق ما، تصور می‌شد که وثیقه‌های جدید فقط مویرگ‌های تغییر یافته هستند - رگ‌های خونی کوچک و از قبل موجود که در حال گسترش و بازسازی هستند. این اتفاق می افتد، اما وثیقه ها در واقع می توانند دوباره از شریان های موجود رشد کنند.

در آزمایش‌هایی که روی موش‌های جوان انجام شد، ما انسداد عروق خونی و حملات قلبی ایجاد کردیم. که باعث ایجاد وثیقه های جدید در حیوانات شد. وثیقه ها از پوشش شریان های معمولی منشاء می گیرند و سپس تا جایی که آسیب دیده رشد می کنند.

بعداً، پروتئینی به نام CXCL12 را شناسایی کردیم که تشکیل شریان جانبی را فعال می کند. ما از آن برای بیدار کردن مجدد این فرآیند در موش های بالغ استفاده کردیم. در حال حاضر، ما به دنبال پروتئین های دیگری درگیر در این فرآیند هستیم. در ادامه قصد داریم یاد بگیریم که چرا برخی از انسان ها وثیقه دارند و برخی دیگر ندارند.

دانشمندان برجسته می گویند که شما و همکارانتان تحقیقات عروق کرونر را متحول کرده اید. همکار شما در استنفورد ایروینگ وایزمنمحقق افسانه ای سلول های بنیادی به من گفت: "کریستی روشی کاملا متفاوت برای نگاه کردن به رگ های خونی به ما ارائه کرده است."

من فکر می کنم او در مورد کار فوق دکتری من با او صحبت می کند مارک کراسنو. تا زمانی که آن را در سال 2010 منتشر کردیم، عقل متعارف این بود که شریان‌های کرونر از پوشش سلولی قلب جنینی - بافتی به نام اپی کاردیوم - ساخته شده‌اند. با این حال، در آزمایش‌های خود، دیدیم که آنها در عوض از دو منبع دیگر سرچشمه می‌گیرند: سیاهرگی در کنار قلب به نام سینوس ورید و پوشش داخلی قلب، اندوکارد.

برای کشف این موضوع، از تکنیک های جدید برای بررسی رشد قلب استفاده کردم. روش قدیمی برای دریافت پنجره‌ای از آنچه اتفاق می‌افتد، ساختن بخش‌هایی از بافت بود، برش‌های بسیار نازکی از بافت که تکه‌های کوچک قلب را یکی یکی نگاه می‌کرد. من این ایده را آوردم تا به یکباره به کل اندام نگاه کنم. این رویکرد منشا شریان‌های کرونری را آشکار می‌کرد، زیرا می‌توانستید ببینید از کجا بیرون می‌آیند، و می‌توانید اتصالات فیزیکی را ببینید که وقتی فقط بافت را برش می‌دادید و برش می‌دادید، نمی‌توانید انجام دهید.

علاوه بر این، ایرو وایزمن این تکنیک جدید را برای مشاهده سلول های فردی ایجاد کرده بود. او این دودمان را از موش‌های اصلاح‌شده به‌ویژه ساخته بود که در آن‌ها می‌توانستیم تنها چند سلول در یک ناحیه را با یک رنگ برچسب‌گذاری کنیم. پس از علامت گذاری سلول ها، می توانید در طول توسعه ببینید که سلول ها و فرزندان آنها به کجا مهاجرت کرده اند. ما از آن استفاده کردیم تا به ما کمک کند تا تأیید کنیم که شریان‌های کرونر از یک سیاهرگ و دیواره داخلی قلب آمده‌اند.

کشف چیزی تا این حد غیرمنتظره باید هیجان انگیز بوده باشد.

کاملا. وقتی ما واقعاً دیدیم که این دو مولد مختلف عروق کرونر وجود دارند و آنها را از داخل اتاق قلب می‌آیند، هیجان‌انگیز بود.

می توانستید داخل قلب را ببینید که به نوعی این توپ های کوچک را تف می دهد. آن‌ها در این دایره‌ها بیرون آمدند، انگار که توپ‌های کوچک ساحلی بودند. و بعد پخش شدند. گفتم: «چی؟ وای!" این طور نبود که ما انتظار داشتیم رگ های خونی رشد کنند.

نکته جالب این است که اگر به تک تک سلول‌ها در مراحل اولیه رشد عروق کرونر نگاه کنید، می‌توانید تشخیص دهید که کدام یک از ورید و کدام از دیواره قلب آمده‌اند. آنها دارای امضاهای مولکولی مختلفی هستند. اما زمانی که عروق کرونر بالغ می‌شوند، به نظر می‌رسد که سلول‌ها دقیقاً به همان شکل همگرا می‌شوند، تا سطح بیان ژن یکسان. بنابراین آنها به آسیب های قلبی به همان شیوه پاسخ می دهند.

چرا طبیعت دو روش متفاوت برای ساخت سلول های یکسان دارد؟ که به طرز عجیبی اسراف کننده به نظر می رسد.

حداقل چند ایده در مورد آن وجود دارد. یک احتمال این است که از آنجایی که عروق کرونر برای سلامت حیوانات بسیار حیاتی هستند، این یک راه پشتیبان برای رشد آنها در اختیار ما قرار می دهد. در آزمایش‌ها، نشان داده‌ایم که اگر رشد عروق کرونری از سینوس ورید قطع شود، رگ‌های اندوکارد منبسط می‌شوند تا شکاف را پر کنند.

داشتن دو منبع نیز ممکن است به رشد سریعتر شبکه عروق کرونر کمک کند. مواد اولیه بیشتر به معنای گسترش سریعتر است. به نظر می رسد رشد بهینه رگ ها برای اطمینان از اینکه عضله قلب به سرعت به شکل فشرده و فشرده تبدیل می شود، مهم است که قلب برای ضربان مؤثر به آن نیاز دارد.

La طبیعت مقاله ای که در آن شما، ویزمن و کراسنو دو منبع شریان های کرونری را توصیف کردند، یک بمب بود. بعداً، آیا فکر کردید که آیا هرگز از آن بالاتر خواهید رفت؟

این یک چیز پر زرق و برق بود، آن یافته. و هنگامی که شما یک کار زرق و برق دار انجام می دهید، بسیاری از مردم درباره آن بحث می کنند و تعجب می کنند که آیا واقعاً درست است یا خیر. کاری که من برای چند سال آینده در آزمایشگاهم انجام دادم توسعه ابزارهای جدید بود تا بتوانیم آن را چکش کنیم. ما نشان دادیم که کاغذ پر زرق و برق واقعاً درست است، و من بعداً به اثبات جزئیات پرداختم.

این یکی از چیزهایی است که فکر می کنم در مورد آزمایشگاه من خاص است. ما فقط به دنبال انتشار پرشور نمی رویم و سپس ادامه می دهیم. ما برای توصیف زیست شناسی وقت می گذاریم و تلاشی واقعی انجام می دهیم تا مطمئن شویم که درست هستیم.

برنامه محقق HHMI یکی از غنی ترین افتخارات در تحقیقات بیولوژیکی است. به شما قول 9 میلیون دلار در طول هفت سال برای آن داده شد. آیا زندگی شما را تغییر داد؟

همه چیز را تغییر داد. همانطور که می توانید تصور کنید، داشتن بودجه قوی برای هفت سال بسیار آزاد است. این بدان معناست که می توانم آزمایشگاهم را آنطور که می خواهم اداره کنم. من توانسته ام تجهیزات پیشرفته جدیدی بخرم، یک مدیر آزمایشگاه حرفه ای استخدام کنم، کارکنان پشتیبانی بیشتری را استخدام کنم.

جالب است - و این تعجب آور بود - کمک هزینه HHMI نیز مرا بر آن داشت تا به میراث خود بسیار عمیق بروم. پس از اعلام این کمک هزینه، از مردم، که بسیاری از آنها دانشجویان بومی جوان بودند، شروع به شنیدن این سوال کردم که یک بومی آمریکایی که در علم کار می کند چگونه است.

فکر می کنم نام من را در لیست بازپرسان دیدند و بعد با من تماس گرفتند. من سعی کرده ام پاسخ بدهم و برخی از راهنمایی ها را انجام دهم. اما پرس و جوهای آنها نیز مرا وادار کرد تا بیشتر از پیشینه خودم بیاموزم.

درباره میراث خود چه می دانستید - یا نمی دانستید؟

من با دانستن اینکه دو نژاد هستم بزرگ شدم. به من گفتند که یک چهارم بومیان آمریکا هستم.

اما رابطه من با میراثم پیچیده بود. این برای من ناراحت کننده است که در کودکی بیشتر در مورد آن نمی دانستم. مادرم که سفیدپوست است وقتی مرا داشت خیلی جوان بود. او و پدرم قبل از اینکه من یک ساله بشوم از هم جدا شدند. پس از آن، ما بسیار جابجا شدیم: آریزونا، نوادا، آرکانزاس.

پدرم دکتری بود. مهندس در نیومکزیکو اگرچه من او را اغلب می دیدم، زمانی که با هم بودیم خیلی درباره میراثمان بحث نمی کردیم. او آنقدرها با پدرش در ارتباط نبود. او در آرکانزاس بزرگ شده بود و پدرش، پدربزرگ پدری من، در کالیفرنیا زندگی می کرد.

در اوایل 20 سالگی، برای تحصیلات تکمیلی به کالیفرنیا نقل مکان کردم، و آن زمان بود که پدرم مرا به پدرش و اسب‌های سرخ متصل کرد. پدربزرگم که الان واقعاً با او صمیمی هستم، جوانی وحشی داشت. وقتی بالاخره ساکن شد، دکترای مدیریت آموزشی گرفت. او برنامه‌های مطالعات سرخپوستان آمریکایی را در UCLA، ایالت آریزونا و دانشگاه مینه‌سوتا در دولوث، جایی که رئیس دانشگاه بود، هدایت کرد.

پدربزرگم هم آنچه از خانواده ما می دانست به من گفت. پدرش، پدربزرگ من، یک چروکی یتیم اهل اوکلاهاما بود. او به منطقه خلیج نقل مکان کرده بود و در میان مردم بومی آنجا زندگی می کرد. از گزارش‌های روزنامه‌های هم‌زمان، متوجه شدم که پدربزرگم مدافع جامعه بومی بود و برای حقوق مدنی آنها مبارزه می‌کرد.

خانواده شما از کلیشه ها سرپیچی می کنند.

بله، جالب است: من با پدرم بزرگ نشدم و فکر نمی‌کنم حتی تا 18 سالگی پدرش را ملاقات کرده باشد. با این حال هر سه ما دکترا داریم!

قاطعیت افراطی به نظر یک ویژگی اسب سرخ است. پدربزرگ من که در حوالی تولد من فوت کرد، از زنان مختلف فرزندان زیادی داشت. من با برخی از آنها آشنا شده ام. آنها سرشار از انرژی و اراده هستند. من، من خیلی خجالتی هستم، اما این حرکت دیوانه کننده را دارم. در کودکی فکر می کردم که از کجا آمده است. سپس با اسب های سرخ آشنا شدم. همه ما اینطوریم!

آیا همیشه می خواستید دانشمند باشید؟

می توانم بگویم که در کودکی، جاه طلبی های من متمرکز نبود. این ممکن است به این دلیل باشد که ما خیلی جابجا شدیم. من از نظر اجتماعی ناجور بودم. من زمان زیادی را تنها گذراندم.

علم در دبیرستان به علاقه من تبدیل شد. ما در آن زمان در آرکانزاس زندگی می کردیم. معلم زیست شناسی دبیرستان من، خانم پارنل، او آتش علم را روشن کرد. یک معلم بزرگ می تواند این کار را انجام دهد.

بعداً، در مقطع کارشناسی در دانشگاه آرکانزاس، دوره ایمونولوژی را گذراندم و آنقدر خوب عمل کردم که مربی گفت: «کریستی، تو می‌توانی کار آزمایشگاهی انجام دهی».

گفتم: "این چیه؟"

سپس من را فرستادند تا روی مطالعه‌ای کار کنم که در آن به جوجه‌های بچه یک افزودنی غذایی دادم تا ببینم آیا این ماده باعث افزایش سیستم ایمنی آنها می‌شود یا خیر. من خون جوجه ها را می گرفتم و سلول های ایمنی آنها را می شمردم. این برای من خیلی هیجان انگیز بود. من را کاملاً درگیر تحقیق کرد.

چگونه رشته تحصیلات تکمیلی را انتخاب کردید؟

خوب، می دانید، در دانشگاه آرکانزاس، آنها در مشاوره خیلی خوب نبودند. من نمرات قوی و اشتیاق زیادی داشتم و برای یکسری برنامه های دکترا اپلای کردم. وارد هیچ کدوم نشدم

چیزی که در نهایت اتفاق افتاد این بود که ایالت سانفرانسیسکو یک برنامه کارشناسی ارشد با هدف وارد کردن افراد کم نمایندگی به علم داشت. فکر می‌کنم آنها نام من را دیدند و باید فکر می‌کردند: "این کسی است که ما می‌خواهیم."

آیا خود را فردی می‌دانید که از اقدام مثبت سود برده است؟

کاملا. و امروز، به‌عنوان رئیس آزمایشگاه خودم، سعی می‌کنم با تشویق دانش‌آموزان از گروه‌های کم‌نمایش آن را جبران کنم. من در حال حاضر سه دانشجوی بومی در آزمایشگاه خود دارم که در دانشگاه استنفورد و موسسات مشابه بسیار نادر است.

وقتی در مورد حمله به برنامه های اقدام مثبت می شنوید چه احساسی دارید؟

من را ناراحت می کند زیرا آنها می گویند که افراد کم نمایندگی چیزی غیرقابل دریافت می کنند.

وقتی به آن فکر می کنید، احتمالاً استانداردهای اقلیت ها در علوم بالاتر است. برای کار در علم، باید از بسیاری از شکست‌ها بالاتر بروید، زیرا در حال آزمایش فرضیه‌هایی هستید که ممکن است درست نباشند. در عین حال، گاهی اوقات با افرادی روبرو می شوید که صحت حضور شما را زیر سوال می برند. برای تداوم در آن جو، به مقدار زیادی سنگ ریزه اضافی نیاز دارید.

بالاخره چطور شد که دکترا گرفتی؟

وقتی در ایالت سانفرانسیسکو بودم، سوزان فیشر، که در دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو مشغول مطالعه جفت بود، آمد تا در مورد کار خود به ما بگوید.

او یک ارتباط علمی عالی است. او ما را مسحور کرد و به ما گفت که چگونه جفت این اندام وحشی و دیوانه است که همه این کارهای شگفت انگیز را انجام می دهد. من بلافاصله پرسیدم که آیا می توانم تحقیقات کارشناسی ارشدم را در آزمایشگاه او انجام دهم، و او گفت بله.

پس از اتمام کارشناسی ارشد، من در UCSF ماندم تا دکترای خود را با او انجام دهم. ما روی رشد جفت و نحوه اتصال جفت جنین به خون مادر در دوران بارداری کار کردیم. ما دریافتیم که پروتئین‌های هدایت‌کننده خاص سلول‌های جفت را به جای رگ‌ها به شریان‌ها هدایت می‌کنند و چندین مقاله را با هم منتشر کردیم.

آیا تحقیقات جفت شما زمینه را برای مطالعات قلبی شما فراهم کرد؟

کاملا. یک خط مستقیم از مطالعات ما در مورد جفت تا کار فعلی ما بر روی عروق خونی وجود دارد.

این به این دلیل است که وقتی سلول‌ها جفت را ترک می‌کنند و به رحم مادر مهاجرت می‌کنند، در شریان‌ها - نه سیاهرگ‌ها، بلکه به‌ویژه شریان‌ها- وارد می‌شوند. و سپس شریان ها را می پوشانند و رگ های خونی کوچک مشتق شده از جفت خود را می سازند. آنها جریان خون را از رحم مادر به فضاهای جفت هدایت می کنند تا جنین بتواند اکسیژن و مواد مغذی را جذب کند.

همه اینها به رگ های خونی مربوط می شود، درست است؟ آنها یک رگ خونی را تقلید می کنند، و می روند تا یک رگ خونی را انتخاب کنند و یک مجرای کوچک تشکیل دهند.

بنابراین بله، مطالعه جفت چگونه به رگ‌های خونی و مولکول‌های مختلفی که آنها را الگو می‌کنند علاقه مند شدم.

چقدر به یافتن یک درمان بازسازی کننده برای حملات قلبی نزدیک هستید؟

پیش بینی غیرممکن است. اما من می گویم 10 تا 20 سال دیگر فاصله داریم. در حال حاضر، دو سوم آزمایشگاه من در حال مطالعه بازسازی هستند.

در موش‌ها نشان داده‌ایم که مسیرهای بیوشیمیایی مورد مطالعه ما می‌تواند بهبودی پس از یک حمله قلبی تجربی را بهبود بخشد. این اولین قدم به سوی کارکرد بالقوه آن در انسان است. اما من واقعا علاقه مند به استفاده از گونه های مختلف برای یادگیری چیزهای جدید در مورد رگ های خونی جانبی هستم.

به عنوان مثال، خوکچه هندی تنها گونه‌ای است که شریان‌های جانبی بسیار خوبی در قلب خود دارند. به این معنا که وثیقه آنها می تواند جریان خون را پس از هر گونه انسداد در عروق کرونر به طور کامل تغییر مسیر دهد، بنابراین هیچ مرگ عضله قلبی وجود ندارد. آنها در طول زندگی خود شریان های جانبی دارند، نه فقط به عنوان یک پیامد آسیب های قلبی. به همین دلیل، خوکچه هندی اساساً ضد حمله قلبی است.

ما می‌پرسیم رشد خوکچه هندی چگونه متفاوت است تا بتوانیم مولکول‌هایی را کشف کنیم که وثیقه‌ها را در قلب آنها تشکیل می‌دهند. ما امیدواریم که این منجر به کاربرد در گونه های دیگر شود. ما می خواهیم این ویژگی را به موش ها و در نهایت انسان ها منتقل کنیم.

بیست سال؟ این مدت زمان زیادی است تا منتظر اتفاقی مشخص باشیم.

برای من خوب است زیرا بسیاری از چیزهای سرگرم کننده در طول مسیر اتفاق می افتد. به همین دلیل است که انسان در وهله اول دانشمند می شود. شما باید یک کارآگاه و یک هنرمند باشید. شما سرنخ ها را کنار هم قرار می دهید. و سپس یاد می گیرید که یک اندام چگونه کار می کند.