به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، سلول‌درمانی بر پایه ورقه‌های سلولی یکی از رویکردهای پیشرفته در پزشکی بازساختی است، اما محدودیت بزرگ این روش نیاز به نگهداری ایمن و طولانی‌مدت ورقه‌های سلولی است. مطالعه اخیر نشان می‌دهد که با استفاده از پروتئین Late Embryogenesis Abundant 3 یا LEA3 که در طبیعت نقش محافظت از سلول‌ها در برابر خشکی و سرما را دارد، می‌توان تحمل سلول‌ بنیادی مزانشیمی بندناف نسبت به انجماد را بالا برد. پژوهشگران با استفاده از سیستم Tet-On موفق شدند بیان پروتئین را تنها در لحظه‌های ضروری فعال کنند و پس از انجماد و ذوب، ورقه‌های سلولی زنده‌مانی و عملکرد ترمیمی به‌مراتب بهتری نشان دادند. این موفقیت نشان‌دهنده تحولی بالقوه در حوزه ذخیره‌سازی پیشرفته سلول‌های بنیادی است.

مقدمه
پزشکی بازساختی در دهه‌های اخیر شاهد پیشرفت‌های قابل‌توجهی در زمینه استفاده از سلول‌های بنیادی بوده است و یکی از موثرترین فناوری‌ها در این عرصه، استفاده از ورقه‌های سلولی است؛ ساختاری که در آن سلول‌ها نه به صورت مجزا، بلکه در قالب یک لایه منسجم و زنده مورد استفاده قرار می‌گیرند. این لایه‌ سلولی به‌ویژه در ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده پوستی، قرنیه، قلب و بافت‌های عضلانی کارایی بالایی نشان داده است. اما به‌رغم پتانسیل بالای ورقه‌های سلولی، نگهداری طولانی‌مدت آن‌ها از طریق انجماد همواره یک چالش اساسی بوده است. بسیاری از سلول‌ها هنگام انجماد دچار آسیب غشایی، اختلال عملکرد اندامک‌ها یا القای مسیرهای مرگ سلولی می‌شوند و پس از ذوب، توانایی عملکردی خود را از دست می‌دهند. اینجاست که ایده استفاده از پروتئین‌های LEA مطرح می‌شود. این پروتئین‌ها نخستین بار در گیاهان و برخی موجودات مقاوم به خشکی شناسایی شدند و مشخص شد که می‌توانند ساختار سلولی را در شرایط سخت حفظ کنند. مطالعات پیشین روی سلول‌های پستانداران نیز نشان داده بود که بیان مصنوعی این پروتئین‌ها، مقاومت سلول‌ها در برابر دماهای پایین یا خشکی را افزایش می‌دهد. بر همین اساس، گروهی از محققان تصمیم گرفتند این توانایی بیولوژیکی را به سلول‌های بنیادی انسانی منتقل کنند تا شاید بتوانند چالش دیرینه انجماد ورقه‌های سلولی را برطرف نمایند.

تاریخچه
پروتئین‌های LEA دهه‌هاست که مورد توجه زیست‌شناسان قرار گرفته‌اند. این پروتئین‌ها در مرحله دیرهنگام جنینی در دانه‌های گیاهی تجمع می‌یابند و نقش اصلی آن‌ها حفظ پایداری سلول در برابر از دست دادن آب، سرما و تنش‌های محیطی است. بعدها مشخص شد که موجوداتی مانند آرتمیا فرانسیسکانا نیز از همین پروتئین‌ها برای بقا در شرایط بی‌آبی و یخ‌زدگی استفاده می‌کنند. پژوهش‌های مولکولی نشان داده‌اند که LEAها ساختار انعطاف‌پذیر دارند و می‌توانند از تجمع پروتئین‌ها، آسیب اکسیداتیو و تخریب اندامک‌ها جلوگیری کنند. این ویژگی‌ها باعث شد که LEAها به‌عنوان گزینه‌ای نوآورانه در حوزه کریوپریزرویشن سلولی مطرح شوند. در حوزه سلول‌های بنیادی نیز مسئله انجماد و ذوب سال‌هاست چالش‌برانگیز بوده است. استفاده از دی‌متیل‌سولو‌اکسید (DMSO) به‌عنوان رایج‌ترین ماده محافظ انجماد، اگرچه کارآمد است، اما خطراتی در زمینه سمیت سلولی و کاربرد بالینی دارد. تلاش‌هایی برای جایگزینی این مواد با ترکیبات طبیعی‌تر مانند ترهالوز صورت گرفته و برخی مطالعات نشان داده‌اند که چنین ترکیباتی می‌توانند به حفظ ساختار سلول‌های بنیادی پس از انجماد کمک کنند. با این حال، هیچ‌کدام از این روش‌ها نتوانسته‌اند به‌طور کامل مشکل کاهش زنده‌مانی و افت عملکرد سلول‌ها را در ورقه‌های سلولی حل کنند. ترکیب فناوری‌های سلول‌درمانی با پروتئین‌های محافظ طبیعی مانند LEA، گام جدیدی در رفع این نقص محسوب می‌شود.

شیوه مطالعاتی

در مطالعه اخیر، پژوهشگران ژن مربوط به پروتئین AfrLEA3m را به سلول‌های بنیادی مزانشیمی بندناف انتقال دادند. این ژن نسخه‌ای از پروتئین LEA گروه ۳ از آرتمیا فرانسیسکانا است که توانایی محافظت از سلول را در سطح میتوکندری افزایش می‌دهد. برای آنکه بیان این پروتئین تنها در زمان مورد نیاز فعال شود و بار اضافی روی سلول تحمیل نکند، از سیستم تنظیمی Tet-On استفاده شد. این سیستم به محققان اجازه می‌داد که با افزودن یک القاکننده، بیان پروتئین LEA را دقیقاً در زمانی که سلول‌ها قرار بود وارد فرآیند انجماد یا ذوب شوند، فعال کنند. ورقه‌های سلولی پس از اصلاح ژنتیکی در محیط کشت تخصصی ایجاد شدند. این ورقه‌ها سپس تحت یک برنامه انجماد کنترل‌شده قرار گرفته و در نیتروژن مایع ذخیره شدند. پس از گذشت دوره ذخیره‌سازی، ورقه‌ها ذوب شده و زنده‌مانی سلول‌ها، سلامت ساختاری، و توانایی ترمیم بافت آن‌ها بررسی شد. در مرحله بعد، ورقه‌های ذوب‌شده روی مدل حیوانی مورد آزمایش قرار گرفت تا میزان کارایی آن‌ها در ترمیم زخم پوستی ارزیابی شود.

نتایج
ورقه‌های سلولی اصلاح‌شده با LEA3 زنده‌مانی بسیار بیشتری نسبت به ورقه‌های کنترل نشان دادند. سلول‌ها پس از فرآیند دشوار انجماد و ذوب توانستند بخش بیشتری از ساختار اندامکی و غشایی خود را حفظ کنند. کاهش تخریب پروتئینی، محدودشدن آسیب اکسیداتیو و حفظ یکپارچگی میتوکندری از جمله یافته‌های گزارش‌شده بود. نکته مهم‌تر این بود که نه‌تنها زنده‌مانی سلول‌ها افزایش یافت، بلکه عملکرد ترمیمی ورقه‌ها پس از ذوب نیز حفظ شده بود. در مدل موشی، ورقه‌های اصلاح‌شده توانستند با سرعت بیشتری روند ترمیم زخم را آغاز کنند و کیفیت بافت ترمیم‌شده نیز مطلوب‌تر بود. این نتایج نشان می‌دهد که LEA3 نه تنها یک محافظ ساختاری در فرآیند کریوپریزرویشن است، بلکه می‌تواند موجب حفظ فعالیت حیاتی سلول‌های بنیادی پس از انجماد شود. چنین عملکردی سال‌ها هدف اصلی پژوهشگران حوزه انجماد سلولی بوده و اکنون به نظر می‌رسد که ترکیب فناوری ژنتیک با محافظ‌های طبیعی زیستی می‌تواند راه‌حلی موثر ارائه دهد.

دستاورد
یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد که برای نخستین بار امکان ایجاد یک ورقه سلولی مزانشیمی مجهز به توانایی طبیعی ضدیخ فراهم شده است. بیان کنترل‌شده پروتئین LEA3 باعث شد سلول‌ها آسیب کمتری هنگام ذوب ببینند و پس از قرارگیری در محیط زنده، توانایی عملکردی خود را حفظ کنند. این پیشرفت، مسیر ایجاد بانک ذخیره‌سازی ورقه‌های سلولی را هموار می‌کند؛ بانکی که در آن ورقه‌ها قابلیت نگهداری طولانی‌مدت داشته و در زمان نیاز برای درمان‌های بازساختی آماده خواهند بود.

گام بعد مطالعه

نتایج این پژوهش زمینه‌ای وسیع برای ادامه کار فراهم می‌کند. در مرحله بعد، لازم است کارایی ورقه‌های اصلاح‌شده در دوره‌های طولانی‌تر ذخیره‌سازی آزمایش شود تا مشخص گردد که آیا این ویژگی‌ها در مقیاس ماه‌ها و سال‌ها نیز پایدار می‌ماند. همچنین لازم است مطالعات ایمنی‌سنجی دقیق‌تری در مدل‌های حیوانی بزرگ‌تر انجام شود تا امکان انتقال این فناوری به کارآزمایی‌های بالینی مشخص شود. بررسی سازوکارهای دقیق حفاظتی LEA3 نیز می‌تواند راه را برای بهینه‌سازی بیشتر باز کند و شاید ترکیب LEA با سایر روش‌های کریوپریزرویشن بتواند کیفیت نگهداری ورقه‌های سلولی را به سطحی بالاتر ارتقا دهد. در نهایت، توسعه روش‌های صنعتی و همخوان با استانداردهای GMP برای تولید انبوه چنین ورقه‌هایی ضروری خواهد بود.

پایان مطالب/.