هیدروژل ژلاتین متقاطعشده با ژنیپین حاوی سلولهای مزانشیمی و وزیکولهای خارجسلولی ژله وارتون میتواند بازسازی فیبروبلاستهای تار صوتی را بهبود بخشد.
به گزارش پایگاه اطلاعرسانی بنیان، مقالهای با عنوان "تأثیر سلولهای بنیادی مزانشیمی ژله وارتون و وزیکولهای خارجسلولی کوچک مشتق از آن در هیدروژل ژلاتین متقاطعشده با ژنیپین بر فیبروبلاستهای تار صوتی" در مجله Polymers منتشر شد. این مطالعه که توسط زارقا ایفاه زاملوس، مَوَدَه عَزْمان، یوگسواران لوکاناتان، اماچ بوسرا فوزی و مارینا مات باکی از دانشگاه ملی مالزی انجام شده، پتانسیل درمانی وزیکولهای خارجسلولی کوچک (sEVs) مشتق از سلولهای بنیادی مزانشیمی ژله وارتون (WJMSCs) را که در هیدروژل ژلاتین متقاطعشده با ژنیپین (GCGH) بارگذاری شدهاند، برای ترمیم فیبروبلاستهای تار صوتی (VFFs) در شرایط آزمایشگاهی بررسی کرده است. نارسایی گلوتی، که اغلب به دلیل آسیب عصبی حنجره ایجاد میشود، کیفیت صدا و تنفس را مختل میکند و درمانهای فعلی مانند تزریق اسید هیالورونیک نیاز به تجدید هر 3 تا 6 ماه دارند. این پژوهش نشان داد که GCGH حاوی WJMSCs و sEVs با افزایش قابلتوجه تکثیر و بقای سلولهای VFFs، گزینهای نویدبخش برای بازسازی تارهای صوتی ارائه میدهد. این یافتهها میتواند راه را برای توسعه درمانهای پیشرفتهتر باز کند، اگرچه مطالعات in vivo برای تأیید نتایج ضروری است.
اهمیت نارسایی گلوتی و نیاز به درمانهای نوین
تولید صدا برای ارتباط، بیان احساسی و تعامل اجتماعی حیاتی است، اما نارسایی گلوتی، که با بستهنشدن کامل تارهای صوتی مشخص میشود، میتواند این عملکردها را به شدت مختل کند. این وضعیت اغلب در بیماران مبتلا به فلج یا ضعف یکطرفه تار صوتی دیده میشود که ممکن است ناشی از ترومای جراحی، پیری، اختلالات عصبی یا شرایط سیستمیک باشد. بر اساس آمار، حدود 16.9 درصد افراد بالای 18 سال از ناهنجاریهای صوتی رنج میبرند، و این میزان در افراد بالای 60 سال به 29.1 درصد میرسد، که نشاندهنده شیوع قابلتوجه در همه گروههای سنی است. درمانهای کنونی شامل گفتاردرمانی، لارنگوپلاستی تزریقی و تیروپلاستی مدیالسازی هستند. لارنگوپلاستی تزریقی، که از مواد پرکنندهای مانند اسید هیالورونیک (HA)، چربی اتولوگ و هیدروکسیآپاتیت کلسیم (CaHA) استفاده میکند، به دلیل تهاجمی نبودن، زمان بهبودی کوتاه و هزینه مقرونبهصرفه محبوب است. با این حال، این مواد عمدتاً بهعنوان پرکننده عمل میکنند و توانایی بازسازی بافت را ندارند. با گذشت زمان، جذب، مهاجرت و واکنشهای خارجی بدن اثربخشی طولانیمدت آنها را کاهش میدهد و اغلب نیاز به تکرار مداخلات دارند.
برای اصلاح دائمی، تیروپلاستی مدیالسازی با جایگذاری ایمپلنت انجام میشود، اما این روش نیاز به جراحی دارد، خطر عفونت را به همراه دارد و به تخریب بافت زیرین نمیپردازد. تکنیکهای بازعصبیسازی نیز بررسی شدهاند، اما نتایج متغیر و دورههای بهبودی طولانی از محدودیتهای آنهاست. مهمتر از همه، هیچکدام از این روشها ویژگیهای ارتعاشی طبیعی تارهای صوتی را که برای تولید صدای بهینه ضروری است، بازسازی نمیکنند. این کاستیها توجه محققان را به سوی پزشکی بازساختی سوق داده است، که با استفاده از بیومواد، فاکتورهای رشد و سلولهای بنیادی، به ترمیم و بازسازی ساختار و عملکرد طبیعی تارهای صوتی میپردازد.
نقش سلولهای بنیادی و وزیکولهای خارجسلولی در بازسازی
پزشکی بازساختی با استفاده از رویکردهای چندبُعدی، راهحلی نویدبخش برای ترمیم بافتهای آسیبدیده ناشی از نقصهای مادرزادی، پیری، بیماریها یا تروما ارائه میدهد. هیدروژل ژلاتین متقاطعشده با ژنیپین (GCGH) بهعنوان یک پلتفرم پایدار و تزریقی برای تحویل مولکولهای بازساختی به بافت تار صوتی شناخته شده است. با این حال، بیومواد بهتنهایی برای بازسازی کامل بافت کافی نیست و نیاز به فاکتورهای بیوشیمیایی برای تقویت پتانسیل بازساختی سیستمهای هیدروژلی احساس میشود. در این میان، سلولهای بنیادی مزانشیمی ژله وارتون (WJMSCs) به دلیل ظرفیت تکثیری بالا، خواص ایمونومدولاتوری و سهولت استخراج از بافت طناب ناف توجه زیادی جلب کردهاند. این سلولها چندتوانی دارند و میتوانند به فیبروبلاستها، کندروسیتها و میوسیتها تمایز یابند، که برای بازسازی تار صوتی حیاتی است. با این حال، تزریق مستقیم سلولها چالشهایی مانند حفظ ضعیف سلول، تخریب سریع و دشواری در حفظ غلظت درمانی در محل آسیب را به همراه دارد.
برای غلبه بر این مشکلات، استفاده از سیستمهای تحویل پیشرفته که پتانسیل درمانی WJMSCs را حفظ کرده و محیط بهینهای برای ترمیم بافت فراهم کند، ضروری است. یکی از این روشها، ادغام WJMSCs در یک اسکلت مبتنی بر هیدروژل است که فعالیت سلولی موضعی و طولانیمدت و بازسازی ماتریکس خارجسلولی (ECM) را امکانپذیر میسازد. اخیراً، وزیکولهای خارجسلولی کوچک (sEVs) بهعنوان گزینهای نوظهور در پزشکی بازساختی مطرح شدهاند. این وزیکولها، که نانووزیکولهای غشایی حاوی هورمونهای رشد، پروتئینها، لیپیدها و RNA هستند، بهعنوان حاملهای طبیعی مولکولهای فعال زیستی عمل میکنند و در ارتباط سلولی و فرآیندهای ترمیم بافت نقش دارند. برخلاف پیوند سلولهای بنیادی که خطر رد ایمنی و تمایز غیرکنترلشده را به همراه دارد، درمان مبتنی بر sEVs گزینهای ایمنتر و بدون سلول ارائه میدهد که قابلیتهای بازساختی WJMSCs را بدون ریسک تومورزایی به کار میگیرد.
ویژگیهای هیدروژل ژلاتین و متقاطعسازی با ژنیپین
ژلاتین، یک پلیمر آلی که از هیدرولیز کنترلشده ساختار سهگانه کلوژن از طریق فرآیندهای حرارتی یا آنزیمی به دست میآید، به دلیل حضور موتیفهای RGD که چسبندگی سلول و زیستسازگاری را پشتیبانی میکند، ماتریکس خارجسلولی را تقلید میکند. با این حال، ضعف مکانیکی و تخریب سریع آن محدودیتهایی برای کاربردهای طولانیمدت ایجاد میکند. این کاستیها با استفاده از استراتژیهای متقاطعسازی، بهویژه با ژنیپین، برطرف میشوند. ژنیپین، که از گیاه Gardenia jasminoides استخراج میشود، با گروههای آمینی پروتئینها واکنش داده و پیوندهای کووالانسی پایدار تشکیل میدهد، که استحکام، پایداری و مقاومت در برابر تخریب را افزایش میدهد. این ماده به دلیل سمیت کمتر نسبت به متقاطعسازهای سنتی مانند گلوتارآلدهید، گزینهای ایمن برای مهندسی بافت، ترمیم زخم و تحویل دارو محسوب میشود. مطالعات قبلی نشان دادهاند که فرمولاسیون 6 درصد ژلاتین با 0.4 درصد ژنیپین، پلتفرمی پایدار و تزریقی برای کپسولهسازی WJMSCs و فاکتور رشد bFGF فراهم میکند که رشد سلولها، بقای سلولی و مهاجرت را پشتیبانی میکند و پاسخ التهابی حداقلی را حفظ میکند.
در این مطالعه، با کپسولهسازی مشترک WJMSCs و sEVs در فرمولاسیون انتخابشده GCGH، اسکلتی تزریقی و چندکاره توسعه یافته که میتواند بازسازی فیبروبلاستهای تار صوتی را تقویت کند. این سیستم هیدروژلی زیستمهندسیشده پتانسیل غلبه بر محدودیتهای درمانهای موجود را دارد و اثرات بازساختی موضعی و پایدار را ارائه میدهد، در حالی که خواص بیومکانیکی تار صوتی را حفظ میکند.
جداسازی و ویژگیهای WJMSCs و sEVs
WJMSCs از بخش جنینی طناب ناف با رضایت بیماران جدا شدند و پس از ضدعفونی و حذف شریانها و وریدها، با کلاژناز نوع I هضم شدند. این سلولها تا مرحله چهارم تکثیر شدند و سه نمونه بیولوژیکی بهصورت مساوی در سه pool ترکیب شدند. بر اساس راهنمای جامعه بینالمللی سلولدرمانی (ISCT)، WJMSCs از نظر مورفولوژی، ایمونوفنوتایپ و تمایز چندخطی ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که این سلولها بیش از 95 درصد نشانگرهای مثبت CD73، CD90 و CD105 را بیان میکنند و کمتر از 2 درصد نشانگرهای منفی (HLA-DR، CD34، CD45، CD11b و CD19) دارند. تمایز به آدیپوسیتها، استئوبلاستها و کندروبلاستها با رنگآمیزیهای Oil Red O، Alizarin Red S و Safranin O تأیید شد.
sEVs از WJMSCs با استفاده از سیستم فیلتراسیون جریان شعاعی (TFF) جدا شدند و با استفاده از آزمون BCA، تحلیل ردیابی نانوذرات (NTA)، میکروسکوپ الکترونی انتقال (TEM) و وسترن بلات شناسایی شدند. غلظت پروتئین sEVs به طور میانگین 585.89 ± 298.93 میکروگرم در میلیلیتر بود و اندازه ذرات بین 30 تا 150 نانومتر با شکل کروی مشخص شد. حضور نشانگرهای مثبت CD63 و TSG101 و عدم حضور نشانگر منفی Grp94 موفقیت جداسازی را تأیید کرد، اگرچه آلبومین بهعنوان پروتئین همراه نیز شناسایی شد.
بهینهسازی دوز sEVs و اثرات بر VFFs
هفت غلظت مختلف sEVs (5، 10، 25، 50، 75 و 100 میکروگرم در میلیلیتر) بر روی VFFs آزمایش شد تا سمیت و تکثیر بررسی شود. نتایج نشان داد که غلظت 75 میکروگرم در میلیلیتر بهعنوان دوز بهینه، تکثیر VFFs را تا 166.59% ± 28.11 و بقای سلولی را تا 86.16% ± 8.55 (p < 0.05) افزایش داد. داخلیسازی sEVs در VFFs با رنگآمیزی PKH26 تأیید شد، که نشاندهنده نفوذ موفقیتآمیز این وزیکولها به غشای پلاسمایی سلولهاست.
ویژگیهای فیزیوشیمیایی و زیستسازگاری GCGH
GCGH با فرمولاسیون 6 درصد ژلاتین و 0.4 درصد ژنیپین در کمتر از 20 دقیقه تزریقپذیر شد و حدود 42 ± 0.72 روز تخریب شد. ترکیب GCGH با WJMSCs و sEVs (75 میکروگرم در میلیلیتر) بالاترین بقای VFFs (82.04% ± 10.51) و انقباض ماتریکس (85.98% ± 1.25) را نشان داد. آزمایشهای LIVE/DEAD و MTT بر روی لوآت هیدروژل نشان داد که این ترکیب سمیت حداقلی و زیستسازگاری بالایی دارد. همچنین، کوکالتور با سلولهای تکهستهای خون محیطی (PBMCs) پاسخ ایمنی ناچیزی را نشان داد.
نتیجهگیری و چشمانداز آینده
این مطالعه نشان داد که GCGH حاوی WJMSCs و sEVs پتانسیل قابلتوجهی برای تحویل هدفمند و بازسازی فیبروبلاستهای تار صوتی دارد. این سیستم با زیستسازگاری، پایداری و اثرات بازساختی خود، گزینهای نویدبخش برای درمان نارسایی گلوتی است. با این حال، مطالعات in vivo برای ارزیابی اثربخشی و ایمنی درازمدت ضروری است. این یافتهها میتواند پایهای برای توسعه درمانهای شخصیسازیشده و غیرتهاجمی برای بیماران مبتلا به اختلالات صوتی باشد.
پایان مطلب/.