به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در مهندسی بافت، سه جزء کلیدی سلول‌ها، نشانه‌های بیولوژیکی/مکانیکی و داربست‌ها هستند. نشانه‌های بیولوژیکی معمولاً پروتئین‌هایی مانند فاکتورهای رشد و مشتقات آن‌ها، مولکول‌های فعال زیستی و تنظیم کننده‌های یک ژن هستند. فاکتورهای رشد متعددی مانند VEGF، FGF و TGF-β در حال مطالعه و استفاده در مطالعات مختلف هستند. حامل‌های مورد استفاده برای رهاسازی این فاکتورهای رشد نیز نقش مهمی در عملکرد آن‌ها دارند. از اوایل دهه 1990، تحقیقات بیشتری در مورد نقش فاکتورهای رشد فیبروبلاست بر عملکردهای مختلف فیزیولوژیکی در بدن انجام شده است. خانواده فاکتور رشد فیبروبلاست شامل 22 عضو است. فاکتورهای رشد فیبروبلاست مانند 2، 9 و 18 عمدتاً با تمایز استئوبلاست‌ها و در بازسازی استخوان مرتبط هستند. FGF-18 مسیر PI3K/ERK و مسیر smad1/5/8 را از طریق BMP-2 با مسدود کردن آنتاگونیست آن، که برای تشکیل استخوان ضروری است، تحریک می‌کند. هیدروژل و داربست‌های ترکیب شده با FGF-18 بازسازی استخوان را افزایش داده بودند. 
فاکتورهای رشد فیبروبلاستیک
اثرات فاکتورهای رشد برای اولین بار در سال 1939 پس از مشاهده اثر میتوژنیک عصاره نمکی بر روی جوجه توسط تروول و ویلمر آشکار شد. ابتدا در دهه 1970 تصفیه و جداسازی شد. FGF ها پروتئین‌های گلیکوزیله کوچکی با وزن مولکولی 17-34 کیلو دالتون هستند. در بین موش و انسان، 22 ژن FGF وجود دارد. فاکتورهای رشد فیبروبلاستیک (FGFs) به دلیل فعالیت میتوژنیک قوی خود در میان طیف گسترده‌ای از انواع سلول‌ها و فرآیندهای رشدی شناخته شده‌اند. FGF های خانواده پاراکرین به کوفاکتورهایی مانند هپارین یا پروتئوگلیکان‌های سولفات هپاران نیاز دارند، در حالی که خانواده FGF غدد درون ریز به پروتئین‌های Klotho به عنوان یک گیرنده کمکی برای اتصال و شروع پاسخ‌های خود از طریق گیرنده‌های FGF (FGFR) نیاز دارند. FGF های غدد درون ریز (FGF-15/19، FGF-21، و FGF-23) اتصال ناچیزی نسبت به هپارین و سولفات‌های هپاران نشان می‌دهند، و برای شروع فعالیت سیگنالینگ خود به گیرنده های آلفا/β Klotho نیاز دارند. هپارین یا سولفات هپاران انتشار FGF های پاراکرین در ماتریکس خارج سلولی (ECM) را محدود می‌کند و به دلیل کاهش میل ترکیبی FGF های غدد درون ریز، آن‌ها آزادانه در داخل منتشر می‌شوند اما برای اتصال گیرنده به پروتئین‌های کلوتو نیاز دارند.
FGF-18 در بازسازی استخوان
FGF-18 اولین بار در سال 1998 گزارش شد و در ابتدا به دلیل فعالیت آن در تکثیر بافت نرم، مانند کبد و روده شناخته شد. FGF-18 خالص شده از موش حاوی 207 اسید آمینه است. FGF-18 یک گلیکوپروتئین با 26 اسید آمینه اول است که یک توالی پپتیدی سیگنال را تشکیل می‌دهد. FGF-18 متعلق به زیرخانواده پاراکرین FGF-8 است. این عمل خود را از طریق FGFR-1، -2، و -3 انجام می‌دهد. ژنی که این پروتئین را کد می‌کند در کروموزوم پنجم (5q35.1) قرار دارد. عملکرد بیولوژیکی این فاکتور رشد عمدتاً از طریق تکثیر سلول‌هایی مانند استئوبلاست‌ها، کندروسیت‌ها و استئوکلاست‌ها است.
هیدروژل، داربست و غشاء FGF-18 در بازسازی استخوان
FGF-18 اخیراً در داربست‌های مختلفی که برای بازسازی استخوان استفاده می‌شود، به دلیل مطالعات فراوانی که اهمیت آن را اثبات می‌کند، وارد شده است. FGF-18 علاوه بر آن، هیدروژل‌ها و داربست‌هایی را که بیشتر در بیوسرامیک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، در خود جای داده است، بنابراین پتانسیل آن را افزایش می‌دهد و در موارد خاص، انتشار آن را کنترل می‌کند. FGF-18 در هیدروژل کیتین-پلی (لاکتیک-کو-گلیکولیک اسید) (PLGA) همراه با سولفات کلسیم ادغام شد و برای بازسازی استخوان در داخل بدن از طریق مدل‌های نقص جمجمه در موش بررسی شد. این ترکیب از FGF-18 در مقایسه با سایر ترکیباتی که بدون فاکتور رشد مورد استفاده قرار گرفتند، اثر استخوان زایی خوبی نشان داد. حجم استخوان بیشتر بود و با افزودن FGF-18 پر شدن بیشتری از نقص را نشان داد. این تمایز استخوانی را از طریق افزایش بیان ALP افزایش داد. FGF-18 همچنین مهاجرت سلول‌های HUVEC را افزایش داد که یکی از الزامات بازسازی موثر استخوان است. علاوه بر این، FGF-18 همچنین برای اثر هم افزایی/افزودنی آن در هنگام استفاده همراه با نانوذرات هیدروکسی آپاتیت (HAP)، بیوگلاس (BG) و ویتلاکیت (WH) که در هیدروژل کیتین-پلی لاکتیک-کو-گلیکولیک اسید (PLGA) استفاده می‌شود، بررسی شد. نانوذرات ویتلاکیت ترکیب شده در هیدروژل کیتین-پلیلاکتیک کو-گلیکولیک اسید (PLGA) (CGWH) در مقایسه با هیدروژل کیتین-پلیلاکتیک کو-گلیکولیک اسید (PLGA) همراه با هیدروکسی آپاتیت (CGHAP) و FGF-18 اثر هم افزایی نشان دادند. محققین ترکیب FGF-18 با پروتئین مورفوژنیک استخوان (BMP)-2 را مطالعه کردند و دریافتند که برای نشان دادن پتانسیل قابل توجه بازسازی استخوان در نانوژل‌های پولولان اصلاح شده با کلسترول آکریلول متقابل کافی است. این عوامل با تحریک تشکیل استخوان ترابکولار ضخیم ترکیب شدند.
دیدگاه‌ها و نتیجه گیری‌های آینده
برای ترجمه بالینی، FGF-18 با مشکلاتی مشابه سایر فاکتورهای رشد مانند حلالیت، انتشار تدریجی و عمل پاراکرین مواجه است و همچنین به نوع و تعداد گیرنده‌ها بستگی دارد، از جمله رویدادهای درون سلولی که پس از اتصال فاکتور رشد رخ می‌دهند. توانایی نهایی آن در تعامل با ماتریکس خارج سلولی (ECM). برای دور زدن این مشکلات، روش‌های جدیدی مانند اتصال کووالانسی یا غیرکووالانسی آن‌ها به ماتریکس خارج سلولی (ECM) با اصلاح توالی فاکتورهای رشد به منظور شامل حوزه اتصال ECM و مجموعه‌های لایه به لایه پلی‌الکترولیت‌ها برای حفظ فاکتورهای رشد استفاده می‌شود. در بین آن‌ها، PEGylation فاکتورهای رشد می‌تواند پایداری حرارتی را بهبود بخشد و مکان‌های حساس به پروتئاز این فاکتورهای رشد را تغییر دهد. واقعیت جالب دیگر این است که بیومواد را می‌توان با سولفات هپاران کونژوگه کرد تا برهمکنش سطح سلولی-ECM را با فاکتورهای رشد تقلید کند. هپاران سولفات یک پلی ساکارید خطی است که همراه با پروتئین‌های مورفوژنیک استخوان در طول رشد اسکلتی در صفحه رشد بیان می‌شود. تعامل هپاران سولفات و FGF-18 مورد مطالعه قرار گرفته است و اثر ترکیبی آن‌ها بر بازسازی استخوان یکی از حوزه‌هایی است که هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است. محققین همچنین می‌توانند اگزوزوم‌ها را برای تحویل FGF-18 مهندسی کنند. جدای از این، محققین همچنین می‌توانند با طراحی سیستم‌های حامل بر این اساس، تحویل مشترک یا تحویل متوالی را توسعه داده و پنجره‌ای را برای چندین احتمال برای استفاده از FGF-18 در ناحیه بازسازی استخوان باز کنند. اسپریفرمین (نوترکیب FGF-18) تحت آزمایشات بالینی فاز دوم برای استئوآرتریت قرار گرفت و افزایش ضخامت غضروف را نشان داد و باعث تسکین درد علامتی برای بیمار شد. 

پایان مطلب/