به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، سلول‌های بنیادی روده که از سلول‌های خود بیمار به‌دست می‌آیند، به‌عنوان گزینه‌ای نویدبخش برای درمان بیماری‌های مقاوم روده‌ای مطرح شده‌اند، اما اتکای روش‌های متداول کشت به اجزای جانوری، موانع ایمنی و مقرراتی جدی ایجاد کرده است. تیمی مشترک از مؤسسه KAIST و مراکز پژوهشی ملی کره با طراحی یک سطح کشت پلیمری موسوم به PLUS توانسته‌اند محیطی کاملاً عاری از مواد جانوری فراهم کنند که نه‌تنها رشد پایدار این سلول‌ها را تضمین می‌کند، بلکه مهاجرت و ظرفیت ترمیم بافتی آن‌ها را نیز تقویت می‌نماید. این دستاورد با تحلیل‌های پروتئومیکس و تصویربرداری زنده، افزایش سازمان‌یافتگی اسکلت سلولی و دو برابر شدن سرعت مهاجرت سلول‌ها را نشان می‌دهد و می‌تواند مسیر کاربرد بالینی ایمن‌تر و مقیاس‌پذیرتر درمان‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی را هموار سازد.

مقدمه
پزشکی بازساختی در دهه‌های اخیر به‌سرعت در حال تبدیل شدن به یکی از ارکان اصلی درمان بیماری‌های مزمن و صعب‌العلاج است. در میان انواع مختلف سلول‌های بنیادی، سلول‌های بنیادی روده به‌دلیل نقش کلیدی در نوسازی مداوم اپی‌تلیوم روده و امکان استخراج یا تمایز آن‌ها از سلول‌های پرتوان انسانی، توجه ویژه‌ای را به خود جلب کرده‌اند. با این حال، فاصله میان موفقیت‌های آزمایشگاهی و کاربردهای بالینی همچنان قابل توجه است. یکی از دلایل اصلی این شکاف، استفاده از محیط‌ها و بسترهای کشت حاوی اجزای مشتق از حیوانات نظیر ماتریژل یا فیبروبلاست‌های موشی است که خطر انتقال عوامل بیماری‌زا، پاسخ‌های ایمنی پیش‌بینی‌نشده و چالش‌های نظارتی را به‌همراه دارد. از این رو، توسعه سامانه‌های کشت کاملاً مصنوعی و استاندارد، به‌عنوان پیش‌نیاز ورود ایمن سلول‌درمانی به بالین بیماران مطرح شده است.

تاریخچه
از نخستین گزارش‌ها درباره جداسازی و کشت سلول‌های بنیادی روده، پژوهشگران به‌دنبال بازسازی محیط نیچ طبیعی این سلول‌ها در شرایط آزمایشگاهی بوده‌اند. در ابتدا، استفاده از ماتریژل که از تومورهای موشی استخراج می‌شود، امکان تشکیل ارگانوئیدهای روده‌ای را فراهم کرد و انقلابی در مطالعه فیزیولوژی و پاتولوژی روده به‌وجود آورد. با وجود این، منشأ جانوری و ترکیب نامشخص ماتریژل، محدودیت‌های جدی برای کاربردهای درمانی ایجاد کرد. در سال‌های بعد، تلاش‌هایی برای جایگزینی ماتریژل با هیدروژل‌ها و پلیمرهای مصنوعی صورت گرفت، اما اغلب این سامانه‌ها یا از نظر کارایی زیستی ضعیف‌تر بودند یا پایداری و قابلیت تولید انبوه نداشتند. هم‌زمان، نهادهای نظارتی بین‌المللی بر لزوم حذف مؤلفه‌های جانوری از فرایندهای تولید محصولات سلولی تأکید بیشتری کردند. این روند تاریخی زمینه‌ساز تحقیقات جدیدی شد که هدف آن‌ها طراحی بسترهایی کاملاً تعریف‌شده، ایمن و قابل استانداردسازی بود.

شیوه مطالعاتی
در این مطالعه، تیم پژوهشی به رهبری پروفسور سونگ گپ ایم از KAIST، سطح کشت پلیمری ویژه‌ای با نام PLUS طراحی کرد. این سطح از یک پلیمر مصنوعی تشکیل شده که با روش رسوب‌دهی بخار پوشش داده می‌شود. پژوهشگران با کنترل دقیق انرژی سطح و ترکیب شیمیایی، شرایطی ایجاد کردند که چسبندگی، بقا و تکثیر سلول‌های بنیادی روده را بهینه می‌کند. برای ارزیابی عملکرد این سامانه، سلول‌های بنیادی روده مشتق از سلول‌های پرتوان انسانی در محیطی کاملاً عاری از اجزای جانوری کشت داده شدند. سپس با استفاده از تحلیل‌های پروتئومیکس، تغییرات بیان پروتئین‌ها به‌ویژه پروتئین‌های مرتبط با اسکلت سلولی بررسی شد. علاوه بر این، از میکروسکوپی هولوتوموگرافی برای مشاهده زنده و سه‌بعدی رفتار مهاجرتی سلول‌ها استفاده گردید. در نهایت، کارایی ترمیمی این سلول‌ها در یک مدل بافت آسیب‌دیده مورد سنجش قرار گرفت.

نتایج
یافته‌ها نشان داد که سلول‌های بنیادی روده کشت‌شده بر روی سطح PLUS، از نظر بقا و تکثیر، عملکردی هم‌تراز یا برتر از سامانه‌های متداول دارند. تحلیل پروتئومیکس افزایش معنادار بیان پروتئین‌های متصل‌شونده به اکتین و عناصر تنظیم‌کننده سازمان‌یافتگی اسکلت سلولی را آشکار کرد. این تغییرات مولکولی به بازآرایی پایدار ساختار داخلی سلول منجر شد که پیش‌نیاز حرکت مؤثر سلولی است. تصاویر زنده به‌دست‌آمده از میکروسکوپی هولوتوموگرافی نشان داد سرعت مهاجرت این سلول‌ها تقریباً دو برابر سلول‌های کشت‌شده روی سطوح رایج است. در مدل بافت آسیب‌دیده، سلول‌های کشت‌شده روی PLUS توانستند در مدت یک هفته بیش از نیمی از ناحیه آسیب‌دیده را ترمیم کنند که بیانگر افزایش چشمگیر توان بازساختی آن‌هاست. نکته قابل توجه دیگر، پایداری این سطح کشت بود؛ به‌گونه‌ای که حتی پس از سه سال نگهداری در دمای اتاق، عملکرد زیستی آن بدون افت باقی ماند.

دستاورد
مهم‌ترین دستاورد این پژوهش، ارائه یک پلتفرم کشت کاملاً مصنوعی و عاری از اجزای جانوری است که هم‌زمان ایمنی، کارایی و مقیاس‌پذیری را ارتقا می‌دهد. این سامانه نه‌تنها خطرات مرتبط با انتقال عوامل بیماری‌زا را کاهش می‌دهد، بلکه با ترکیب تعریف‌شده و قابل تکرار خود، مسیر اخذ مجوزهای نظارتی را نیز هموارتر می‌سازد. افزون بر این، نشان داده شد که بستر کشت می‌تواند به‌طور فعال رفتار سلول‌های بنیادی را هدایت کند و با تقویت اسکلت سلولی، مهاجرت و بازسازی بافتی را افزایش دهد. این بینش مفهومی می‌تواند در طراحی سامانه‌های مشابه برای سایر انواع سلول‌های بنیادی نیز به‌کار رود و تأثیری فراتر از حوزه روده داشته باشد.

گام بعدی مطالعه
پژوهشگران در گام‌های بعدی قصد دارند کارایی این پلتفرم را در مدل‌های پیش‌بالینی پیچیده‌تر و در نهایت در کارآزمایی‌های بالینی ارزیابی کنند. بررسی سازگاری این سامانه با فرایندهای تولید صنعتی تحت شرایط GMP و تطبیق آن با نیازهای اختصاصی بیماران مختلف، از دیگر اهداف آینده است. همچنین، تعمیم این فناوری به کشت و هدایت سایر سلول‌های بنیادی، از جمله سلول‌های بنیادی کبدی یا عصبی، می‌تواند دامنه کاربرد آن را گسترش دهد. در مجموع، انتظار می‌رود PLUS به‌عنوان کاتالیزوری برای تغییر پارادایم در پزشکی بازساختی عمل کند و فاصله میان آزمایشگاه و بالین را کوتاه‌تر سازد.

پایان مطالب/.