به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، سلول‌های بنیادی به دلیل توانایی منحصربه‌فردشان در خودنوسازی و تمایز به انواع سلول‌های تخصصی، به یکی از مهم‌ترین حوزه‌های تحقیقاتی در پزشکی مدرن تبدیل شده‌اند. در میان منابع مختلف سلول‌های بنیادی، خون بند ناف به دلیل دسترسی آسان، غیرتهاجمی بودن جمع‌آوری و پتانسیل درمانی بالا، توجه ویژه‌ای را به خود جلب کرده است. تحقیقات اخیر نشان داده‌اند که سلول‌های بنیادی مشتق از خون بند ناف می‌توانند در درمان بیماری‌های مختلف، از جمله بیماری‌های عصبی، خونی و حتی در پیوند برای بزرگسالان، نقش مهمی ایفا کنند. در این مقاله، بر اساس سه مطالعه برجسته، به بررسی سلول‌های بنیادی خون بند ناف، روش‌های استخراج آن‌ها و کاربردهای بالینی آن‌ها پرداخته‌ایم.

سلول‌های بنیادی چیست؟

سلول‌های بنیادی، سلول‌هایی با توانایی خودنوسازی و تمایز به انواع سلول‌های تخصصی مانند سلول‌های عصبی، عضلانی یا خونی هستند. این ویژگی آن‌ها را به ابزاری قدرتمند برای درمان بیماری‌هایی تبدیل کرده است که در آن‌ها بافت‌ها یا اندام‌ها آسیب دیده‌اند. سلول‌های بنیادی به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1. سلول‌های بنیادی جنینی (ESCs): از توده سلولی داخلی بلاستوسیست به دست می‌آیند و توانایی تمایز به تمام انواع سلول‌های بدن را دارند. با این حال، استفاده از آن‌ها به دلیل مسائل اخلاقی محدود شده است.
2. سلول‌های بنیادی بالغ: در بافت‌های مختلف بدن مانند مغز استخوان یا خون محیطی یافت می‌شوند. این سلول‌ها معمولاً توانایی تمایز محدودتری دارند.
3. سلول‌های بنیادی القایی پرتوان (iPSCs): سلول‌های بالغی هستند که با استفاده از تکنیک‌های ژنتیکی به حالت پرتوان بازبرنامه‌ریزی می‌شوند.
4. سلول‌های بنیادی خون بند ناف (UCB): از خون بند ناف و بافت‌های جفتی پس از زایمان جمع‌آوری می‌شوند و شامل سلول‌های بنیادی خون‌ساز (HSCs) و مزانشیمی (MSCs) هستند.

خون بند ناف به دلیل مزایایی مانند دسترسی آسان، خطر پایین انتقال عفونت، تحمل بیشتر اختلاف آنتی‌ژن لکوسیت انسانی (HLA) و کاهش خطر بیماری گرافت در برابر میزبان (GVHD) نسبت به مغز استخوان، به منبعی ارزشمند برای تحقیقات و درمان تبدیل شده است.

چگونگی استخراج سلول‌های بنیادی از خون بند ناف

استخراج سلول‌های بنیادی از خون بند ناف فرآیندی دقیق و غیرتهاجمی است که بلافاصله پس از زایمان انجام می‌شود. این فرآیند معمولاً در شرایط استریل و توسط پرسنل آموزش‌دیده انجام می‌شود. مراحل اصلی استخراج به شرح زیر است:

1. جمع‌آوری خون بند ناف:
   • خون بند ناف معمولاً پس از زایمان، چه به روش سزارین و چه طبیعی، جمع‌آوری می‌شود. در روش "در رحم" (in-utero)، خون قبل از جدا شدن جفت از رحم مادر جمع‌آوری می‌شود. این روش، که در مطالعه‌ای از دانشگاه منصوره استفاده شد، به دلیل حفظ شرایط استریل و کاهش خطر آلودگی ترجیح داده می‌شود.
   • خون در لوله‌های استریل حاوی هپارین (برای جلوگیری از لخته شدن) جمع‌آوری شده و در جعبه‌های یخ‌زده به آزمایشگاه منتقل می‌شود. برای اطمینان از کیفیت، نمونه‌ها باید ظرف ۱ تا ۲ ساعت پردازش شوند.
2. جداسازی سلول‌های تک‌هسته‌ای (MNCs):
   • خون بند ناف با استفاده از روش سانتریفیوژ گرادیان چگالی (مانند Ficoll-Paque یا Histopaque) پردازش می‌شود. این روش لایه پلاسما و گلبول‌های قرمز را جدا کرده و لایه سلول‌های تک‌هسته‌ای (شامل سلول‌های بنیادی خون‌ساز و مزانشیمی) را استخراج می‌کند.
   • سلول‌های تک‌هسته‌ای شسته شده و برای زنده‌مانی و شمارش بررسی می‌شوند. در مطالعه‌ای از دانشگاه جنوب دره، سلول‌ها با محلول PBS رقیق شده و روی Histopaque لایه‌بندی شدند.
3. کشت و گسترش سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs):
   • برای استخراج سلول‌های بنیادی مزانشیمی ، سلول‌های تک‌هسته‌ای در محیط کشت مانند DMEM (Dulbecco’s Modified Eagle Medium) با سرم جنین گاوی (FBS) و آنتی‌بیوتیک‌ها کشت می‌شوند. این سلول‌ها به دلیل چسبندگی به پلاستیک از سلول‌های غیرچسبنده جدا می‌شوند.
   • سلول‌ها در انکوباتور با دمای ۳۷ درجه سانتی‌گراد و ۵٪ دی‌اکسید کربن نگهداری می‌شوند. محیط کشت هر ۳ روز یک‌بار تعویض می‌شود تا زمانی که سلول‌ها به تراکم ۷۰-۸۰٪ برسند. در مطالعه‌ای از دانشگاه منصوره، MSCs از ژله وارتون با روش اکسپلنت جدا شدند و تا پاساژ هفتم گسترش یافتند.
4. کشت و گسترش سلول‌های بنیادی خون‌ساز (HSCs):
   • برای گسترش HSCs، سلول‌های تک‌هسته‌ای در محیط کشت بدون سرم مانند StemSpan با فاکتورهای رشد (مانند SCF، TPO، FGF-1 و هپارین) و لایه تغذیه‌کننده MSCs کشت می‌شوند. این روش در مطالعه‌ای از دانشگاه منصوره استفاده شد و منجر به افزایش قابل‌توجه تعداد سلول‌های بنیادی شد.
   • سلول‌ها به مدت ۱۳ روز کشت شده و در روزهای ۳، ۷، ۱۰ و ۱۳ برای زنده‌مانی و تعداد بررسی شدند.
5. تأیید هویت سلول‌ها:
   • MSCs با معیارهای انجمن بین‌المللی درمان سلولی (ISCT) تأیید می‌شوند، شامل چسبندگی به پلاستیک، مورفولوژی فیبروبلاست‌مانند و بیان مارکرهای سطحی (CD90، CD105، CD73 > 95٪ و CD45، CD34 < 2٪).
   • HSCs با استفاده از آنتی‌بادی‌های CD34 و CD45 در فلوسیتومتری شناسایی می‌شوند. در مطالعه منصوره، سلول‌های CD34+/CD45+ dim به‌عنوان سلول‌های بنیادی خون‌ساز تأیید شدند.

کاربردهای بالینی سلول‌های بنیادی خون بند ناف

تحقیقات اخیر کاربردهای متنوع سلول‌های بنیادی خون بند ناف را در درمان‌های بالینی نشان داده‌اند. سه مطالعه برجسته این پتانسیل را بررسی کرده‌اند:

1. ایمنی در نوزادان نارس:
   • مطالعه CORD-SaFe، یک کارآزمایی فاز اول، ایمنی و امکان‌سنجی تزریق سلول‌های اتولوگ خون بند ناف به نوزادان بسیار نارس (متولد کمتر از ۲۸ هفته) را بررسی کرد. نتایج نشان داد که در ۷۰٪ موارد، جمع‌آوری و تزریق سلول‌ها امکان‌پذیر بود و هیچ عارضه جانبی جدی مشاهده نشد. این یافته‌ها می‌توانند به بهبود درمان بیماری‌های مرتبط با نارسایی در نوزادان کمک کنند.
2. تمایز به سلول‌های عصبی:
   • مطالعه‌ای از دانشگاه جنوب دره توانایی MSCs خون بند ناف را در تمایز به سلول‌های عصبی بررسی کرد. از ۲۶ نمونه، ۲۰ نمونه (۷۶.۹۴٪) با موفقیت MSCs تولید کردند که با استفاده از محیط کشت نوروبازال و فاکتور رشد فیبروبلاست (FGF) به سلول‌های عصبی تمایز یافتند. این سلول‌ها مارکر نستین را بیان کردند، که نشان‌دهنده پتانسیل آن‌ها برای بازسازی بافت عصبی و درمان بیماری‌های نورودژنراتیو مانند آلزایمر یا پارکینسون است.
3. پیوند در بزرگسالان:
   • مطالعه‌ای از دانشگاه منصوره پروتکلی برای گسترش خارج از بدن HSCs خون بند ناف با استفاده از محیط بدون سرم و لایه تغذیه‌کننده MSCs ارائه داد. این روش تعداد سلول‌های تک‌هسته‌ای زنده، HSCs و کلونوژنیک پروژنیتورها را به‌طور قابل‌توجهی افزایش داد. این پیشرفت می‌تواند مشکل دوز ناکافی سلول در پیوند بزرگسالان را حل کرده و شانس موفقیت پیوند را افزایش دهد.

چالش‌ها و چشم‌انداز آینده

با وجود پتانسیل بالای سلول‌های بنیادی خون بند ناف، چالش‌هایی وجود دارد:

• اندازه نمونه کوچک: مطالعات ذکرشده به دلیل هزینه‌های بالای مواد کشت و فاکتورهای رشد، با نمونه‌های محدودی انجام شدند.
• نیاز به اعتبارسنجی: برای MSCs، تمایز به رده‌های مختلف (مانند استئوبلاست یا آدیپوسیت) و برای HSCs، آزمایش‌های پیوند در مدل‌های حیوانی موردنیاز است.
• هزینه و دسترسی: استفاده از فاکتورهای رشد گران‌قیمت و محیط‌های کشت تخصصی، کاربرد گسترده را محدود می‌کند. راه‌حل‌هایی مانند لایه تغذیه‌کننده سلول‌های بنیادی مزانشیمی و محیط‌های بدون سرم می‌توانند هزینه‌ها را کاهش دهند.

در آینده، تحقیقات باید بر استانداردسازی پروتکل‌ها، کاهش هزینه‌ها و انجام کارآزمایی‌های بالینی بزرگ‌تر تمرکز کنند. جایگزینی سرم جنین گاوی با گزینه‌های بدون حیوان (مانند سرم خون بند ناف) و آزمایش‌های ایمنی ویروسی و ژنتیکی نیز برای کاربردهای بالینی ضروری است.

نتیجه‌گیری

سلول‌های بنیادی خون بند ناف به دلیل دسترسی آسان، ایمنی بالا و پتانسیل درمانی گسترده، به یکی از امیدبخش‌ترین ابزارهای پزشکی تبدیل شده‌اند. از درمان نوزادان نارس تا بازسازی بافت عصبی و بهبود پیوند در بزرگسالان، این سلول‌ها امکانات جدیدی را برای درمان بیماری‌های پیچیده ارائه می‌دهند. با پیشرفت در روش‌های استخراج و گسترش، و با غلبه بر چالش‌های موجود، خون بند ناف می‌تواند به منبعی کلیدی برای پزشکی بازساختی تبدیل شود.

پایان مطلب./