به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در دنیای پزشکی امروز، تراتوما به عنوان یک مدل منحصربه‌فرد برای مطالعه رشد جنینی و سلول‌های بنیادی شناخته می‌شود. این تومورها که از سلول‌های بنیادی چندتوان مشتق می‌شوند، می‌توانند به انواع سلول‌های بدن تبدیل شوند و نقش مهمی در تحقیقات پزشکی بازساختی ایفا کنند. اخیراً، پژوهشگران با استفاده از تراتوما، راه‌های جدیدی برای درمان بیماری‌های استخوانی و غضروفی کشف کرده‌اند. همچنین، مطالعات نشان می‌دهد که تراتوما می‌تواند منبع غنی برای سلول‌های بنیادی مزانشیمی باشد که در باززایی بافت‌ها کاربرد دارد.

تراتوما چیست و چگونه تشکیل می‌شود؟

تراتوما یک نوع تومور است که از سلول‌های بنیادی چندتوان مانند سلول‌های بنیادی جنینی یا سلول‌های بنیادی القایی (iPSC) تشکیل می‌شود. این تومورها معمولاً خوش‌خیم هستند اما می‌توانند بافت‌های مختلفی مانند استخوان، غضروف، عضله، پوست و حتی دندان و مو تولید کنند. تراتوما اغلب در آزمایشگاه با تزریق سلول‌های بنیادی به موش‌های آزمایشگاهی ایجاد می‌شود تا رشد چندلایه‌ای جنینی را شبیه‌سازی کند.

در یکی از مطالعات اخیر، پژوهشگران تراتوما را از سلول‌های بنیادی انسانی "ناایو" (شبیه به پیش‌کاشت جنینی) و "پرایم" (شبیه به پس‌کاشت) تولید کردند. نتایج نشان داد که تراتوماهای حاصل از سلول‌های ناایو تنوع بیشتری در سلول‌ها دارند، از جمله سلول‌های خارج جنینی مانند سلول‌های تروفوبلاست. این تنوع به دلیل دسترسی کروماتین ساختار DNAاست که اجازه می‌دهد عوامل رونویسی مانند SPI1 در سلول‌های میلوئیدی یا TFAP2C در سلول‌های خارج جنینی فعال شوند.

تراتوما نه تنها یک مدل برای مطالعه رشد جنینی است، بلکه می‌تواند منبع سلول‌های بنیادی باشد. برای مثال، در تراتوماهای مشتق از سلول‌های بنیادی القایی ، یک توده متراکم از سلول‌های مزانشیمی یافت می‌شود که شبیه به سلول‌های بنیادی طبیعی بدن است. این سلول‌ها می‌توانند به osteocyte، chondrocyte و adipocyte تمایز یابند. تشکیل تراتوما معمولاً ۹ هفته طول می‌کشد و با استفاده از روش‌های scATAC-seq (آنالیز دسترسی کروماتین تک‌سلولی)، پژوهشگران بیش از ۶۶ هزار سلول را بررسی کرده‌اند تا الگوهای ژنتیکی را شناسایی کنند.

تراتوما گاهی با خطرات همراه است. اگر سلول‌های بنیادی آنوپلوئید (با تعداد کروموزوم غیرطبیعی) باشند، تراتوما می‌تواند متاستاز کند و به ارگان‌های دیگر مانند ریه، کبد و طحال گسترش یابد. این پدیده بدون نیاز به جهش‌های اضافی رخ می‌دهد و ناشی از استرس پروتئوتوکسیک و استرس شبکه اندوپلاسمیک است.

سلول‌های بنیادی چندتوان: قدرت تبدیل به هر چیزی

سلول‌های بنیادی چندتوان قادرند به تمام انواع سلول‌های بدن تبدیل شوند. این سلول‌ها شامل سلول‌های بنیادی جنینی (ESC) و سلول‌های بنیادی القایی (iPSC) هستند که توسط یاماناکا در سال ۲۰۰۶ کشف شدند. سلول‌های بنیادی القایی از سلول‌های بالغ مانند پوست یا خون ساخته می‌شوند و نیاز به جنین ندارند، بنابراین مسائل اخلاقی کمتری دارند.

چندتوانی به معنای توانایی تمایز به سه لایه جنینی: اکتودرم (پوست و اعصاب)، مزودرم (عضله و استخوان) و اندودرم (روده و کبد) است. در تراتوما، این توانایی به وضوح دیده می‌شود. برای مثال، سلول‌های مزانشیمی (MSC) مشتق از تراتوما، بیانگر نشانگرهایی مانند CD73، CD90 و CD105 هستند و می‌توانند به سرعت تکثیر شوند.

در پژوهش‌ها، سلول‌های بنیادی مزانشیمی مشتق از تراتوما در مدل‌های حیوانی برای ترمیم بافت های استخوانی-غضروفی استفاده شده‌اند. این سلول‌ها در موش‌های آزمایشگاهی، بافت غضروف و استخوان را باززایی کردند، مشابه سلول‌های بنیادی از مغز استخوان یا چربی. مزیت تراتوما این است که محیط in vivo (در بدن) را شبیه‌سازی می‌کند و سلول‌ها را طبیعی‌تر می‌سازد.

چندتوانی همچنین در مدل‌سازی بیماری‌ها کاربرد دارد. سلول‌های بنیادی القایی از بیماران گرفته می‌شوند تا مدل‌های "بیماری در ظرف" بسازند، مانند مدل‌های پارکینسون یا دیابت.

دستاوردهای سلول‌های بنیادی چندتوان در پزشکی

دستاوردهای سلول‌های بنیادی چندتوان شگفت‌انگیز است. یکی از بزرگ‌ترین موفقیت‌ها، درمان دیابت نوع ۱ است. پژوهشگران با استفاده از سلول‌های بنیادی القایی ، سلول‌های تولیدکننده انسولین ساختند که می‌توانند قند خون را کنترل کنند. در آزمایش‌های اخیر، این سلول‌ها بینایی را در بیماران نابینا بازگرداندند.

در پزشکی بازساختی ، سلول‌های بنیادی مزانشیمی برای درمان کووید-۱۹ شدید استفاده شدند. این سلول‌ها التهاب را کاهش می‌دهند و بافت ریه را ترمیم می‌کنند. همچنین، در درمان آسیب‌های نخاعی، سلول‌های بنیادی به بیماران کمک کرده تا حرکت خود را بازیابند.

یکی دیگر از دستاوردها، تولید ارگانوئیدها (مدل‌های کوچک ارگان) است. با سلول‌های چندتوان، کبد یا کلیه کوچک ساخته می‌شود تا داروها را آزمایش کنند. در سرطان، سلول‌های بنیادی سرطانی هدف گرفته می‌شوند تا درمان‌های هدفمند ایجاد شود.

در زمینه قلب، سلول‌های قلبی مشتق از سلول‌های بنیادی القایی برای درمان نارسایی قلبی استفاده می‌شوند. اخیراً، مجوزهای FDA برای درمان‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی مزانشیمی و سلول‌های بنیادی القایی صادر شده، مانند درمان آرتریت و بیماری‌های خودایمنی.

سلول‌های بنیادی در درمان ناباروری نیز پیشرفت کرده‌اند. با تولید سلول‌های جنسی از سلول‌های بنیادی القایی ، امید به درمان ناباروری افزایش یافته. همچنین، در مدل‌های حیوانی، ترمیم کلیه و کبد با این سلول‌ها موفق بوده.

در مجموع، چندتوانی سلول‌های بنیادی بیش از ۱۰۰۰ آزمایش بالینی را به راه انداخته و زندگی میلیون‌ها نفر را تغییر خواهد داد.

خطرات و چالش‌ها: آنوپلوئیدی و متاستاز در تراتوما

هرچند سلول‌های بنیادی امیدبخش هستند، اما خطرات وجود دارد. آنوپلوئیدی، یعنی تعداد غیرطبیعی کروموزوم، می‌تواند تراتوما را متاستاتیک کند.

مکانیسم این پدیده، کاهش فعالیت پروتئازوم و افزایش استرس ER است. پروتئازوم پروتئین‌های اضافی از کروموزوم‌های extra را تجزیه نمی‌کند، که منجر به تمایز ناقص و حفظ سلول‌های بنیادی می‌شود. این سلول‌ها از خون گردش می‌کنند و متاستاز می‌سازند.

برای مقابله، داروهایی مانند Oleuropein (فعال‌کننده پروتئازوم) و 4-PBA مهارکننده استرس ERمتاستاز را کاهش دادند. همچنین، اصلاح تری‌زومی با روش‌های انتخابی، متاستاز را متوقف کرد.

این چالش‌ها نشان می‌دهد که کنترل کیفیت سلول‌ها ضروری است، اما با پیشرفت‌ها، ریسک‌ها کاهش می‌یابد.

پروژه‌های در حال انجام در زمینه سلول‌های بنیادی چندتوان

پروژه‌های متعددی در جهان در حال اجراست. پروژه NIH Regenerative Medicine Innovation، بر سلول‌های بنیادی بزرگسال و سلول‌های بنیادی القایی تمرکز دارد تا درمان‌های بالینی بسازد. در سینسیناتی، مرکز سلول های بنیادی پرتوان Facility، Expertise در تولید سلول‌های بنیادی القایی برای پژوهش‌های کودکان ارائه می‌دهد.

در اروپا، ISSCR راهنماهای ۲۰۲۵ را برای مدل‌های جنینی مبتنی بر سلول‌های بنیادی به‌روزرسانی کرد. پروژه‌هایی مانند تولید سلول‌های قلبی انتخابی برای بیماری‌های قلبی، توسط شرکت‌هایی مانند Longeveron در حال توسعه است.

در آسیا، آزمایش‌های بالینی برای تراتوما در درمان تومورهای germ cell در حال اجراست. همچنین، پروژه‌های مدل‌سازی VWM (بیماری ماده سفید مغز) با سلول‌های بنیادی القایی در حال پیشرفت است.

در آمریکا، UCSF و UCSD آزمایش‌هایی برای نظارت فعال بر تراتوماهای کم‌خطر انجام می‌دهند. پروژه‌های FDA-approved برای ۲۰۲۳-۲۰۲۵ شامل درمان‌های سلول‌های بنیادی القایی برای دیابت و بینایی است.

این پروژه‌ها نشان‌دهنده همکاری جهانی برای تبدیل پژوهش به درمان هستند.

آینده پژوهش‌ها و چشم‌اندازها

آینده سلول‌های بنیادی روشن است. با پیشرفت در ویرایش ژن مانند CRISPR، سلول‌های ایمن‌تری ساخته می‌شود. تراتوما به عنوان مدل، کمک می‌کند تا مکانیسم‌های رشد را درک کنیم و درمان‌های شخصی‌سازی‌شده بسازیم.

در سال‌های آتی، انتظار می‌رود درمان‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی القایی برای پارکینسون، آلزایمر و سرطان رایج شود. همچنین، ترکیب با بیواینجینیرینگ، ارگان‌های کامل تولید خواهد کرد.

در نهایت، این حوزه نه تنها بیماری‌ها را درمان می‌کند، بلکه درک ما از زندگی را عمیق‌تر می‌سازد.

پایان مطلب./