به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در یک مطالعه پیشگامانه در ژاپن، پژوهشگران موفق شده‌اند روشی نوین برای تولید سلول‌های ریوی مشابه سلول‌های اپی‌تلیال آلوئولی نوع ۲ (AT2) از فیبروبلاست‌های جنینی موش را بدون نیاز به استفاده از فناوری سلول‌های بنیادی ارائه دهند. این فرآیند نوآورانه تنها در مدت کوتاه ۷ تا ۱۰ روز انجام می‌شود، که پیشرفتی چشمگیر نسبت به روش‌های سنتی مبتنی بر سلول‌های بنیادی است که معمولاً حدود یک ماه به طول می‌انجامد.

تاریخچه تولید سلول‌های ریه از فیبروبلاست‌های موش

در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های قابل توجهی در حوزه بازسازی بافت‌های ریه به واسطه استفاده از سلول‌های بنیادی و تکنیک‌های بازبرنامه‌ریزی سلولی حاصل شده است. یکی از دستاوردهای مهم در این زمینه، توانایی تبدیل فیبروبلاست‌های موش به سلول‌های تخصصی ریه است. فیبروبلاست‌ها، که سلول‌های اصلی سازنده بافت همبند در بدن هستند، به دلیل قابلیت بالای تقسیم و تمایز، به عنوان منبعی بالقوه برای تولید سلول‌های ریه مورد توجه قرار گرفتند. پژوهش‌های ابتدایی در اواسط دهه ۲۰۱۰ میلادی، به کمک فناوری بازبرنامه‌ریزی سلولی، موفق شدند فیبروبلاست‌های موش را به سلول‌های شبه بنیادی تبدیل کنند که توانایی تمایز به انواع مختلف سلول‌های ریه را دارند. این روند با استفاده از فاکتورهای رونویسی ویژه و شرایط کشت سلولی خاص، به تدریج توسعه یافت تا در نهایت تولید مستقیم سلول‌های اپیتلیال ریه از فیبروبلاست‌ها امکان‌پذیر شد. این پیشرفت نه تنها گامی بزرگ در زمینه درمان بیماری‌های مزمن ریه مانند فیبروز ریوی و آسیب‌های ناشی از التهاب بود، بلکه چشم‌انداز جدیدی را برای مهندسی بافت و پزشکی بازساختی فراهم کرد. امروزه پژوهشگران به دنبال بهینه‌سازی روش‌ها و بررسی قابلیت‌های عملکردی این سلول‌های تولیدشده در مدل‌های حیوانی هستند تا بتوانند در آینده‌ای نزدیک این تکنولوژی را برای درمان بیماران انسانی به کار گیرند.

درباره مطالعه

اهمیت این پژوهش به ویژه برای بیماران مبتلا به بیماری‌های شدید تنفسی مانند ذات‌الریه بینابینی و بیماری انسدادی مزمن ریه (COPD) بسیار بالاست، چرا که این بیماری‌ها در حال حاضر درمان مؤثری ندارند. سلول‌های AT2 نقش حیاتی در حفظ تعادل و سلامت بافت ریه دارند؛ آن‌ها سورفاکتانت ترشح می‌کنند و به عنوان سلول‌های پیش‌ساز، به ترمیم آلوئول‌ها کمک می‌کنند. در بیماران دچار بیماری‌های شدید ریوی، تعداد سلول‌های AT2 فعال کاهش می‌یابد و این مسئله، نیاز به رویکردهای بازتولیدی برای احیای این سلول‌ها را دوچندان می‌کند. این مطالعه در مجله معتبر npj Regenerative Medicine منتشر شده و ظرفیت بالقوه این روش را برای تغییر چشم‌انداز درمان بیماری‌های ریوی نشان می‌دهد.

چالش‌های تولید سلول‌های AT2

پروفسور ماکوتو ایشی از دانشکده پزشکی دانشگاه ناگویا به همراه تیمش بر محدودیت‌های فناوری سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSC)، که در سال ۲۰۰۶ معرفی شد، تأکید کرده‌اند. با اینکه این روش می‌تواند در مدت یک ماه سلول‌های AT2 تولید کند، اما با چالش‌هایی مانند هزینه بالا، خطر تشکیل تومور و مشکلات مربوط به پس‌زدگی ایمنی روبروست. تیم پژوهشی برای رفع این مشکلات، به سراغ روش برنامه‌ریزی مستقیم (direct reprogramming) رفتند، که نه‌تنها زمان لازم برای تبدیل سلولی را کاهش می‌دهد، بلکه خطر تومورزایی را نیز کم کرده و امکان پیوند خودی (autologous transplantation) را فراهم می‌کند.

شیوه مطالعاتی

آغاز کار با انتخاب ۱۴ ژن کلیدی در توسعه ریه همراه بود. آن‌ها دریافتند که سطح بیان پروتئین نشانگر سلول‌های AT2 یعنی Surfactant protein-C (Sftpc) می‌تواند کارآمدترین ترکیب ژنی را برای برنامه‌ریزی مجدد سلول‌ها نشان دهد. در نهایت، چهار ژن Nkx2-1، Foxa1، Foxa2 و Gata6 به‌عنوان قوی‌ترین ترکیب برای تبدیل فیبروبلاست‌ها به سلول‌های مشابه AT2 شناسایی شد. در محیط آزمایش، این چهار ژن در یک سیستم کشت سه‌بعدی به فیبروبلاست‌های جنینی موش معرفی شدند. برای شناسایی موفقیت برنامه‌ریزی، از پروتئین فلورسانت سبز (GFP) استفاده شد که توسط ژن Sftpc فعال می‌شد. شگفت‌انگیز اینکه، در مدت ۷ تا ۱۰ روز، حدود ۴ درصد از سلول‌های کشت‌شده، نشانگر Sftpc و GFP را بیان کردند. این سلول‌ها با موفقیت به سلول‌های مشابه AT2 تبدیل شدند که iPULs  سلول‌های شبه اپی‌تلیال ریوی القاشده نام گرفتند.

نتایج کسب شده از مطالعه

پس از جداسازی سلول‌های GFP مثبت با استفاده از فلوسایتومتری، بررسی‌های دقیق‌تر نشان داد که این سلول‌ها دارای ساختارهایی مشابه "اجسام لاملار" بودند؛ ساختارهایی که در سلول‌های AT2 طبیعی نیز یافت می‌شوند. تحلیل‌های ژنومی نیز نشان داد که الگوهای بیان ژن در iPULs بسیار به سلول‌های AT2 طبیعی شباهت دارد و این یافته، موفقیت فرآیند بازبرنامه‌ریزی را تأیید کرد. در گام بعدی، تیم پژوهشی سلول‌های iPULs را به ریه‌های موش‌هایی که به ذات‌الریه بینابینی مبتلا شده بودند پیوند زدند. شگفت‌آور اینکه ۴۲ روز پس از پیوند، این سلول‌ها در نواحی آلوئولی جای گرفتند و بخش قابل توجهی از آن‌ها به سلول‌های نوع ۱ (AT1) تبدیل شدند. سلول‌های AT1 برای بازسازی بافت ریه نقش کلیدی دارند، و این اتفاق، توان بالقوه درمانی این روش را اثبات کرد.

مرحله بعدی تحقیقات

پروفسور ایشی در پایان اعلام کرد که مرحله بعدی تحقیقات، آزمایش این فناوری بر روی سلول‌های انسانی است. هدف نهایی، توسعه یک روش ایمن برای بازسازی ریه با استفاده از فیبروبلاست‌های خود بیمار است؛ روشی که می‌تواند اثربخشی درمان را افزایش داده و خطرات مرتبط با پس‌زدگی ایمنی و ایجاد تومور را کاهش دهد. این دستاورد نه تنها مسیر جدیدی برای بازسازی سلول‌های ریوی نشان می‌دهد، بلکه زمینه‌ساز پژوهش‌های آینده در درمان بیماری‌های مزمن تنفسی خواهد بود. تیم پژوهشی امیدوار است بتواند نتایج خود را به کاربردهای بالینی تبدیل کند و استراتژی‌های درمانی موجود را دگرگون سازد. با حمایت مالی مداوم از سوی مؤسسات JSPS KAKENHI و AMED، که توسعه تحقیقات علمی را پشتیبانی می‌کنند، این پژوهشگران آماده‌اند تا مسیر خود در دنیای بازبرنامه‌ریزی سلولی را ادامه دهند.

گام‌هایی مهم در جهت درمان بیماری‌های دشوار

در پایان، توانایی تولید سلول‌های مشابه AT2 از فیبروبلاست‌ها با سرعت بالا و ریسک پایین، پتانسیل دگرگون‌کننده‌ای برای علم پزشکی ترمیمی دارد. این مطالعه نه‌تنها زمینه را برای کاربردهای انسانی فراهم می‌کند، بلکه بر لزوم بازنگری در روش‌های سنتی درمان‌های سلولی تأکید دارد. پیشرفت‌هایی از این دست، گام‌هایی مهم در جهت درمان بیماری‌های دشوار و بهبود کیفیت زندگی میلیون‌ها انسان محسوب می‌شوند.

پایان مطلب/.