به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پژوهشگران موفق شدند با استفاده از ترکیبی از مولکول‌های کوچک، بدون نیاز به ویرایش ژنتیکی یا استفاده از ویروس، سلول‌های خونی انسان را به سلول‌های بنیادی پرتوان تبدیل کنند. این دستاورد می‌تواند تحولی بزرگ در دسترسی ایمن و ساده به منابع سلولی برای درمان‌های بازساختی ایجاد کند. در پژوهشی تازه، گروهی از دانشمندان توانستند سلول‌های خونی انسان را تنها با استفاده از ترکیب شیمیایی ویژه‌ای از مولکول‌های کوچک به سلول‌های بنیادی پرتوان تبدیل کنند. این سلول‌ها از خون بندناف و خون محیطی بزرگسالان استخراج شدند و حتی نمونه‌های منجمد نیز در فرآیند بازبرنامه‌ریزی موفق عمل کردند. در نتیجه، با یک قطره خون انگشتی می‌توان تعداد زیادی سلول بنیادی پرتوان تولید کرد. این روش، بدون نیاز به دخالت ژنتیکی یا ویروسی، راهی ایمن‌تر و ساده‌تر برای تولید سلول‌های بنیادی ارائه می‌دهد و نویدبخش گسترش درمان‌های بازساختی و پزشکی شخصی است.

مقدمه
سلول‌های بنیادی پرتوان توانایی تبدیل به تقریباً تمام انواع سلول‌های بدن را دارند و از این رو نقش کلیدی در درمان‌های بازساختی، مدل‌سازی بیماری‌ها و غربالگری دارویی ایفا می‌کنند. اما چالش اصلی همیشه تهیه‌ی این سلول‌ها به‌صورت ایمن و کارآمد بوده است. روش‌های اولیه‌ی تولید سلول‌های بنیادی القایی شامل انتقال فاکتورهای رونویسی به کمک ویروس بود که نگرانی‌هایی در زمینه‌ی ایمنی ژنی و احتمال بروز جهش‌ها را ایجاد می‌کرد. در سال‌های اخیر، بازبرنامه‌ریزی شیمیایی به‌عنوان روشی جایگزین مطرح شده است. در این روش، ترکیباتی از مولکول‌های کوچک مسیرهای خاصی از درون سلول را تحریک می‌کنند تا وضعیت هویتی آن تغییر یابد و دوباره به حالت پرتوان بازگردد. این روش خطرات ناشی از دستکاری ژن‌ها را ندارد و از نظر مقیاس‌پذیری و هزینه بسیار مطلوب‌تر است. مطالعه‌ی اخیر، نخستین نمونه موفق از استفاده از بازبرنامه‌ریزی شیمیایی برای سلول‌های خونی انسان را گزارش می‌کند.

تاریخچه
ایده‌ی بازبرنامه‌ریزی سلول‌های بالغ به سلول‌های بنیادی نخستین‌بار در سال ۲۰۰۶ مطرح شد، زمانی که محققان ژاپنی توانستند فیبروبلاست‌های پوست را با وارد کردن چند فاکتور رونویسی به سلول‌های بنیادی القایی تبدیل کنند. پس از آن، پژوهش‌های متعدد نشان داد که سلول‌های مختلف بدن از جمله سلول‌های خونی نیز قابل بازبرنامه‌ریزی هستند. با این حال، استفاده از روش‌های ژنتیکی همیشه با ریسک‌های ایمنی و دشواری کنترل همراه بوده است. در پی این چالش‌ها، تلاش برای یافتن راهی کاملاً شیمیایی برای بازبرنامه‌ریزی آغاز شد. در مدل‌های حیوانی مانند موش، موفقیت‌هایی به‌دست آمد، اما در مورد سلول‌های انسانی به دلیل پایداری اپی‌ژنتیکی بالا، نتایج اولیه رضایت‌بخش نبود. با پیشرفت دانش اپی‌ژنتیک و شناخت دقیق‌تر از مسیرهای سیگنال‌دهی سلولی، ترکیباتی شناسایی شدند که می‌توانستند به‌صورت هماهنگ مسیرهای تمایز و حافظه‌ی سلولی را بازنویسی کنند. دستاورد اخیر، نتیجه‌ی همین سال‌ها تحقیق و آزمون است که سرانجام نشان داد بازبرنامه‌ریزی کامل سلول‌های خونی انسان به روش شیمیایی امکان‌پذیر است.

شیوه مطالعاتی

در این پژوهش، سلول‌های خونی از منابع مختلف انسانی شامل خون بندناف، خون محیطی بزرگسالان و حتی نمونه‌های منجمد جمع‌آوری شد. در مرحله‌ی نخست، محققان از ترکیبی از مولکول‌های کوچک استفاده کردند که هرکدام مسیر خاصی را در سلول هدف قرار می‌دادند. برخی از این ترکیبات مسیرهای سیگنالینگ رشد را تنظیم می‌کردند، برخی دیگر تغییرات اپی‌ژنتیکی مانند استیلاسیون و متیلاسیون هیستون‌ها را کنترل می‌کردند، و گروهی دیگر مسیرهای ضد التهابی و بقا را تحت‌تأثیر قرار می‌دادند. در طول چند روز، سلول‌ها وارد مرحله‌ای موسوم به «حالت انعطاف‌پذیری» شدند؛ وضعیتی که در آن حافظه‌ی سلولی به‌صورت موقت خاموش می‌شود و سلول مستعد تغییر هویت است. در ادامه، با اصلاح تدریجی ترکیب مواد شیمیایی، سلول‌ها به وضعیت پرتوانی هدایت شدند. در نتیجه، از یک قطره خون انگشتی بیش از صد کلون سلول بنیادی پرتوان انسانی به‌دست آمد. این سلول‌ها تحت شرایط آزمایشگاهی استاندارد رشد داده شدند تا ویژگی‌های پرتوانی آن‌ها مورد ارزیابی قرار گیرد.

محققان در مرحله‌ی بعد، با استفاده از آزمون‌های مولکولی و عملکردی نشان دادند که سلول‌های تولیدشده دارای ویژگی‌های اصلی سلول‌های بنیادی پرتوان هستند. این ویژگی‌ها شامل بیان ژن‌های پرتوانی، توانایی تمایز به سه لایه‌ی جنینی (اِکتودرم، مزودرم و آندودرم)، و ساختار اپی‌ژنتیکی مشابه سلول‌های بنیادی جنینی است.

نتایج
نتایج حاصل از آزمایش‌ها نشان داد که روش بازبرنامه‌ریزی شیمیایی نه‌تنها ممکن است، بلکه کارایی بالایی نیز دارد. تولید بیش از صد کلون سلول بنیادی از یک نمونه‌ی خون کوچک، نشان‌دهنده‌ی ظرفیت چشمگیر این رویکرد برای تولید انبوه سلول‌های پرتوان است. این سلول‌ها از نظر ویژگی‌های ژنتیکی و اپی‌ژنتیکی به‌خوبی با سلول‌های بنیادی جنینی همخوانی داشتند. همچنین، توانایی تمایز آن‌ها به انواع سلول‌های بافتی مانند سلول‌های عصبی، کبدی و قلبی اثبات شد. از نظر فنی، این روش توانست محدودیت‌های قبلی را که مربوط به دسترسی به بافت، خطرات ویروسی و هزینه‌های بالا بود، برطرف کند. از سوی دیگر، موفقیت در استفاده از نمونه‌های خون منجمد به معنی آن است که بانک‌های خونی می‌توانند به منابع سلولی گسترده‌ای برای مطالعات و درمان‌های آینده تبدیل شوند.

دستاورد
دستاورد اصلی این پژوهش، معرفی یک روش ایمن، غیرژنتیکی و قابل‌گسترش برای تولید سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی از منبعی بسیار در دسترس است. این رویکرد، نیاز به نمونه‌گیری تهاجمی از پوست یا بافت‌های دیگر را از میان برمی‌دارد و تنها با یک قطره خون می‌توان سلول‌های بنیادی جدید تولید کرد. حذف استفاده از ویروس یا فاکتورهای ژنتیکی خطر جهش یا سرطان‌زایی را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. افزون بر این، این روش می‌تواند راه را برای تولید سلول‌های خاص بیماران هموار کند. به این معنا که می‌توان از خون هر فرد، سلول‌های پرتوان مخصوص همان شخص را به‌دست آورد و سپس آن‌ها را برای مدل‌سازی بیماری یا تولید سلول‌های درمانی مورد استفاده قرار داد. چنین امکانی در آینده می‌تواند درمان‌های بازساختی شخصی‌سازی‌شده را به واقعیت نزدیک‌تر کند.

گام بعدی مطالعه
پژوهشگران تأکید کرده‌اند که اگرچه نتایج بسیار امیدوارکننده است، اما برای ورود به عرصه‌ی کاربردهای بالینی نیاز به بررسی‌های گسترده‌تری وجود دارد. نخست باید پایداری ژنومی و ایمنی سلول‌های تولیدشده در درازمدت ارزیابی شود تا احتمال بروز جهش یا رشد غیرقابل‌کنترل به صفر برسد. دوم، لازم است تمایز کنترل‌شده‌ی این سلول‌ها به سلول‌های هدف مانند نورون‌ها، سلول‌های قلبی یا کبدی به‌صورت دقیق تنظیم شود تا کارایی درمانی تضمین گردد. گام دیگر، ایجاد زیرساخت‌های تولید در مقیاس صنعتی تحت شرایط استاندارد بین‌المللی است تا این سلول‌ها بتوانند در آینده در درمان بیماران مورد استفاده قرار گیرند. همچنین، بررسی‌های حیوانی و بالینی برای ارزیابی رفتار این سلول‌ها پس از پیوند به بدن انسان ضروری است. در نهایت، با توسعه‌ی این فناوری، می‌توان انتظار داشت که هر فرد با ارائه‌ی نمونه‌ی خونی ساده، منبعی شخصی از سلول‌های بنیادی خود برای درمان بیماری‌های گوناگون در اختیار داشته باشد.

پایان مطلب/.