به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در دنیای پزشکی امروز، سلول‌های بنیادی به عنوان یکی از امیدهای بزرگ برای درمان بیماری‌های مختلف شناخته می‌شوند. اما یکی از چالش‌های اصلی در استفاده از این سلول‌ها، نگهداری طولانی‌مدت آن‌هاست. فرآیند انجماد و ذوب سلول‌ها، که به آن کریوپرزرویشن می‌گویند، نقش کلیدی در این زمینه ایفا می‌کند. این روش اجازه می‌دهد سلول‌ها برای ماه‌ها یا حتی سال‌ها ذخیره شوند و سپس برای درمان یا تحقیقات مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، پس از ذوب، بسیاری از سلول‌ها آسیب می‌بینند و نمی‌توانند به طور کامل بازسازی شوند.

اهمیت کریوپرزرویشن در پزشکی مدرن

کریوپرزرویشن یا انجماد زیستی، فرآیندی است که سلول‌ها را در دماهای بسیار پایین، معمولاً زیر منفی ۱۹۶ درجه سانتی‌گراد، نگهداری می‌کند. این روش از دهه ۱۹۵۰ میلادی آغاز شد، زمانی که دانشمندان کشف کردند که می‌توان با استفاده از مواد محافظ مانند دی‌متیل سولفوکسید (DMSO)، سلول‌ها را بدون آسیب جدی منجمد کرد. امروزه، این فناوری در زمینه‌های مختلفی مانند درمان سرطان، مهندسی بافت و حتی حفظ گونه‌های در حال انقراض کاربرد دارد. برای مثال، در پیوند سلول‌های بنیادی خون‌ساز، سلول‌ها از خون محیطی جمع‌آوری می‌شوند، منجمد می‌شوند و سپس پس از شیمی‌درمانی به بیمار بازگردانده می‌شوند.

یکی از مزایای بزرگ این روش، امکان تولید انبوه و توزیع جهانی سلول‌هاست. تصور کنید که یک واکسن یا درمان سلولی بتوان بدون نگرانی از فاسد شدن، به سراسر جهان ارسال شود. اما مشکل اصلی، مرگ سلولی پس از ذوب است. مطالعات نشان می‌دهد که گاهی بیش از ۵۰ درصد سلول‌ها پس از ذوب از بین می‌روند. این مسئله نه تنها هزینه‌ها را افزایش می‌دهد، بلکه زمان درمان را طولانی‌تر می‌کند. در سال‌های اخیر، تمرکز بر بهبود بازسازی سلول‌ها پس از انجماد افزایش یافته است. دانشمندان با استفاده از رسانه‌های جدید و کنترل مسیرهای استرس سلولی، توانسته‌اند نرخ بقا را تا ۸۰ درصد افزایش دهند.

چالش‌های انجماد و ذوب سلول‌های بنیادی

انجماد سلول‌ها مانند قرار دادن آن‌ها در یک خواب عمیق است، اما بیدار شدن از این خواب همیشه آسان نیست. هنگام انجماد، آب داخل سلول‌ها به کریستال‌های یخ تبدیل می‌شود که می‌تواند غشای سلولی را پاره کند. برای جلوگیری از این، از مواد محافظ استفاده می‌شود که آب را خارج از سلول نگه می‌دارند یا از تشکیل کریستال‌های بزرگ جلوگیری می‌کنند. اما پس از ذوب، سلول‌ها با استرس‌های مختلفی روبرو می‌شوند: استرس اکسیداتیو، آپوپتوز (مرگ برنامه‌ریزی‌شده سلولی) و پاسخ پروتئین‌های تا نشده.

در سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSC)، که از سلول‌های بالغ برنامه‌ریزی مجدد شده می‌شوند، این چالش‌ها بیشتر است. این سلول‌ها حساس‌تر هستند و اگر به درستی ذوب نشوند، ممکن است تمایز ناخواسته پیدا کنند یا عملکرد خود را از دست بدهند. همچنین، در سلول‌های پیش‌ساز خون‌ساز، مانند +CD34، غلظت پلاکت‌ها در گرافت می‌تواند بر بازسازی تأثیر بگذارد. اگر پلاکت‌ها خیلی کم یا زیاد باشند، نرخ بقا کاهش می‌یابد. این مسئله در بیماران مبتلا به لنفوم یا میلوم مولتیپل شایع‌تر است.

علاوه بر این، حمل و نقل سلول‌ها نیز چالش‌برانگیز است. سلول‌ها باید در مخازن نیتروژن مایع نگهداری شوند و هرگونه نوسان دما می‌تواند آسیب‌زا باشد. در تحقیقات اخیر، مشخص شده که فاز رشد سلولی قبل از انجماد اهمیت زیادی دارد. سلول‌هایی که در فاز لگاریتمی رشد هستند، بهتر بازسازی می‌شوند.

روش‌های بهینه‌سازی انجماد سلول‌ها

برای بهبود انجماد، دانشمندان روش‌های نوینی توسعه داده‌اند. یکی از آن‌ها، استفاده از رسانه‌های داخل‌سلولی مانند Unisol یا CryoStor است. این رسانه‌ها محیطی شبیه به داخل سلول ایجاد می‌کنند و استرس را کاهش می‌دهند. در یک مطالعه، استفاده از این رسانه‌ها نرخ بقا را تا ۲۰ درصد افزایش داد، حتی با غلظت پایین‌تر DMSO.

سرعت انجماد نیز کلیدی است. انجماد آهسته (حدود منفی ۱ درجه در دقیقه) برای سلول‌های بنیادی پرتوان القایی ایده‌آل است، زیرا اجازه می‌دهد آب به آرامی خارج شود و کریستال‌های یخ کوچک تشکیل شوند. در مقابل، انجماد سریع (ویتریفیکاسیون) سلول‌ها را به حالت شیشه‌ای تبدیل می‌کند بدون تشکیل یخ، که برای سلول‌های حساس مانند تخمک‌ها مفید است. اخیراً، دستگاه‌های کنترل‌شده مانند فریزرهای نرخ کنترل‌شده، این فرآیند را دقیق‌تر کرده‌اند.

علاوه بر این، افزودن آنتی‌اکسیدان‌ها و مهارکننده‌های آپوپتوز قبل از انجماد کمک می‌کند. برای مثال، استفاده از ویتامین E یا Q-VD-OPh می‌تواند استرس اکسیداتیو را کاهش دهد. در تحقیقات جدید، ترکیب این روش‌ها با نانوتکنولوژی، مانند استفاده از نانوذرات برای حفاظت غشا، نتایج امیدوارکننده‌ای نشان داده است.

تعدیل مسیرهای استرس پس از ذوب

پس از ذوب، سلول‌ها وارد فاز بازسازی می‌شوند که می‌تواند چند روز طول بکشد. در این مرحله، مسیرهای استرس مانند کاسپازها (آنزیم‌های آپوپتوز) فعال می‌شوند. فناوری‌هایی مانند RevitalICE برای تعدیل این مسیرها طراحی شده‌اند. این روش با استفاده از مهارکننده‌های استرس اکسیداتیو و پاسخ پروتئین‌های تا نشده، نرخ بقا را افزایش می‌دهد.

در مدل سلول‌های پیش‌ساز خون‌ساز، استفاده از این فناوری نرخ بازسازی را به نزدیک ۸۰ درصد رساند. همچنین، در سلول‌های سلول‌های بنیادی پرتوان القایی، جلوگیری از شوک اسمزی (تغییر ناگهانی فشار) اهمیت دارد. این شوک زمانی رخ می‌دهد که سلول‌ها ناگهان در محیطی با غلظت متفاوت قرار می‌گیرند. برای جلوگیری، ذوب آهسته و افزودن تدریجی رسانه پیشنهاد می‌شود.

تحقیقات نشان می‌دهد که سلول‌ها پس از ذوب، نیاز به زمان برای بازیابی عملکرد دارند. در برخی موارد، افزودن فاکتورهای رشد مانند G-CSF کمک می‌کند. پیشرفت‌های مهندسی، مانند استفاده از هیدروژل‌ها برای حمایت از سلول‌ها پس از ذوب، نیز در حال بررسی است.

تأثیر غلظت پلاکت‌ها بر بازسازی سلول‌ها

پلاکت‌ها می‌توانند التهاب ایجاد کنند یا کلمپ تشکیل دهند که سلول‌ها را آسیب می‌زند. برای حل این، کاهش پلاسما قبل از انجماد توصیه می‌شود. مطالعات نشان می‌دهد که گروه‌هایی با غلظت متوسط پلاکت، بهترین بازسازی را دارند. این یافته می‌تواند پروتکل‌های پیوند را تغییر دهد.

پیشرفت‌های اخیر و چشم‌انداز آینده

در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های چشمگیری رخ داده است. برای مثال، استفاده از هوش مصنوعی برای پیش‌بینی نرخ بقا بر اساس داده‌های انجماد. همچنین، روش‌های بدون DMSO، مانند استفاده از قندها یا پلیمرها، در حال توسعه است تا عوارض جانبی کاهش یابد.

در زمینه سلول‌های بندناف، که منبع غنی سلول‌های بنیادی است، روش‌های جدید انجماد اجازه می‌دهد سلول‌ها برای دهه‌ها ذخیره شوند بدون از دست دادن پتانسیل. تحقیقات روی انجماد زیستی ارگانوئیدها (مدل‌های سه‌بعدی بافت) نیز امیدوارکننده است.

آینده این زمینه روشن است. با ترکیب بیوتکنولوژی و مهندسی، می‌توان نرخ بازسازی را به بیش از ۹۰ درصد رساند. این پیشرفت‌ها می‌توانند درمان‌های شخصی‌سازی‌شده را ممکن کنند، مانند استفاده از سلول‌های خود بیمار برای بازسازی اندام‌ها.

نتیجه‌گیری: امید به درمان‌های بهتر

بازسازی سلول‌های بنیادی پس از انجماد، کلیدی برای پیشرفت پزشکی است. با غلبه بر چالش‌ها و استفاده از روش‌های نوین، دانشمندان در حال نزدیک کردن این فناوری به کاربردهای روزمره هستند. این نه تنها زندگی بیماران را نجات می‌دهد، بلکه مرزهای علم را گسترش می‌دهد. اگر علاقه‌مند هستید، دنبال کردن اخبار پزشکی می‌تواند شما را از پیشرفت‌های بیشتر آگاه کند.

پایان مطلب./