به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، سلول‌های بنیادی مزانشیمی به دلیل توانایی ترشح عوامل زیست‌فعال، تنظیم پاسخ‌های التهابی و مشارکت در ترمیم بافت‌ها، از مهم‌ترین گزینه‌های مورد توجه در پزشکی بازساختی هستند. با این حال، یکی از چالش‌های اصلی در کاربرد درمانی این سلول‌ها، افزایش هدفمند و قابل‌کنترل تولید عوامل مؤثر بر بازسازی بافت آسیب‌دیده است. در پژوهش جدید، محققان با انتقال mRNA اصلاح‌شده شیمیایی کدکننده فاکتور رشد عصبی یا NGF به سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان انسان، توانستند تولید این فاکتور را در سلول‌ها افزایش دهند. سپس با استفاده از سیستم کشت مشترک، تأثیر سلول‌های مهندسی‌شده بر سلول‌های PC12 بررسی شد. نتایج افزایش رشد و انشعاب زوائد نورونی و فعال‌شدن مسیرهای مرتبط با نوروزایی را نشان داد. اهمیت این مطالعه در ارائه روشی برای استفاده از سلول‌های بنیادی به‌عنوان منابع زنده و موضعی تولید فاکتورهای رشد است؛ رویکردی که در آینده می‌تواند در طراحی راهبردهای ترکیبی برای بازسازی عصبی و ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده مورد استفاده قرار گیرد.

مقدمه

بازسازی بافت عصبی یکی از چالش‌های مهم پزشکی نوین محسوب می‌شود. برخلاف برخی بافت‌های بدن که توانایی قابل‌توجهی برای ترمیم و جایگزینی سلول‌های آسیب‌دیده دارند، سیستم عصبی مرکزی و محیطی در بسیاری از شرایط با محدودیت‌هایی در بازسازی ساختار و عملکرد مواجه هستند. آسیب‌های عصبی ناشی از ضربه، بیماری‌های تحلیل‌برنده عصبی، جراحی‌ها و اختلالات عروقی می‌توانند موجب از بین رفتن ارتباطات میان نورون‌ها و اختلال در انتقال پیام‌های عصبی شوند. در چنین شرایطی، تنها زنده‌ماندن سلول‌های عصبی برای بازگشت عملکرد کافی نیست، بلکه رشد مجدد زوائد نورونی، برقراری ارتباطات سیناپسی و بازسازی شبکه‌های عصبی نیز اهمیت اساسی دارد.

در سال‌های اخیر، سلول‌درمانی به‌عنوان یکی از راهبردهای امیدوارکننده برای ترمیم بافت عصبی مورد توجه قرار گرفته است. در این میان، سلول‌های بنیادی مزانشیمی به دلیل دسترسی نسبتاً آسان، قابلیت تکثیر در محیط آزمایشگاه و توانایی ترشح مجموعه‌ای از مولکول‌های تنظیم‌کننده، جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده‌اند. این سلول‌ها می‌توانند از طریق ترشح فاکتورهای رشد، سیتوکین‌ها، وزیکول‌های خارج‌سلولی و سایر مولکول‌های پیام‌رسان، بر رفتار سلول‌های اطراف خود تأثیر بگذارند.

یکی از مولکول‌های مهم در این فرایند، فاکتور رشد عصبی یا NGF است. این پروتئین از خانواده نوروتروفین‌ها محسوب می‌شود و در بقای نورون‌ها، تمایز سلول‌های عصبی و رشد زوائد نورونی نقش دارد. با توجه به اهمیت NGF در بازسازی عصبی، افزایش تولید و رساندن هدفمند آن به محیط آسیب‌دیده می‌تواند یکی از راهبردهای مؤثر در توسعه درمان‌های بازساختی باشد.

شیوه مطالعاتی

در این پژوهش، محققان از سلول‌های بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان انسان استفاده کردند. هدف اصلی، ایجاد تغییر عملکردی در این سلول‌ها از طریق انتقال mRNA کدکننده فاکتور رشد عصبی بود تا سلول‌ها بتوانند پس از ورود این مولکول ژنتیکی، پروتئین NGF را تولید و به محیط اطراف خود ترشح کنند. برای این منظور، پژوهشگران از mRNA اصلاح‌شده شیمیایی یا cmRNA استفاده کردند. اصلاح شیمیایی mRNA یکی از روش‌های بهبود عملکرد این مولکول‌هاست که می‌تواند پایداری و کارایی ترجمه آن‌ها را افزایش دهد و در عین حال برخی پاسخ‌های ایمنی ناخواسته ناشی از شناسایی RNA خارجی را کاهش دهد. انتقال mRNA به سلول‌های بنیادی مزانشیمی با استفاده از حامل‌های لیپیدی انجام شد. این حامل‌ها به ورود مولکول‌های RNA به سلول کمک می‌کنند و امکان دسترسی آن‌ها به دستگاه ترجمه پروتئین در سیتوپلاسم را فراهم می‌سازند. پس از ورود mRNA به سلول‌ها، ماشین مولکولی ترجمه از اطلاعات موجود در آن برای ساخت پروتئین NGF استفاده می‌کند.

نتایج پژوهش

نتایج نشان داد که انتقال mRNA اصلاح‌شده کدکننده NGF به سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان انسان با موفقیت انجام شده و این سلول‌ها پس از دریافت مولکول ژنتیکی توانسته‌اند فاکتور رشد عصبی را تولید کنند. یکی از مهم‌ترین یافته‌های مطالعه، مشاهده تأثیر مثبت سلول‌های مهندسی‌شده بر رفتار سلول‌های PC12 بود. در کشت مشترک، سلول‌های دریافت‌کننده فاکتور NGF افزایش رشد زوائد نورونی و انشعاب آن‌ها را نشان دادند. این تغییرات بیانگر آن است که فاکتور تولیدشده توسط سلول‌های بنیادی مزانشیمی توانسته است بر فرایندهای مرتبط با تمایز و پاسخ نورونی در سلول‌های گیرنده اثر بگذارد. بررسی‌های پروتئومیک نیز فعال‌شدن مسیرهای زیستی مرتبط با نوروزایی را در هر دو جمعیت سلولی نشان داد. این یافته اهمیت ویژه‌ای دارد؛ زیرا نشان می‌دهد اثرگذاری این روش صرفاً به افزایش مقدار یک پروتئین محدود نبوده و با تغییراتی در شبکه‌های مولکولی مرتبط با عملکرد سلولی همراه بوده است. یکی دیگر از نتایج قابل‌توجه پژوهش، مقایسه عملکرد NGF تولیدشده توسط سلول‌های مهندسی‌شده با پروتئین نوترکیب NGF بود. محققان مشاهده کردند که با وجود تولید مقدار کمتری NGF توسط سلول‌های دریافت‌کننده mRNA نسبت به شرایط استفاده از پروتئین نوترکیب، پاسخ رشد زوائد نورونی در سلول‌های PC12 در سطح قابل‌مقایسه‌ای قرار داشت.

این نتیجه نشان می‌دهد که مقدار کل پروتئین تولیدشده به‌تنهایی تعیین‌کننده شدت پاسخ زیستی نیست و نحوه تولید، ترشح و دسترسی سلول‌های گیرنده به فاکتور رشد نیز می‌تواند اهمیت داشته باشد. به عبارت دیگر، سلول‌های بنیادی مهندسی‌شده قادرند با تولید و ترشح موضعی NGF، اثر زیستی قابل‌توجهی ایجاد کنند.

دستاورد و اهمیت پژوهش

مهم‌ترین دستاورد این مطالعه، ارائه یک راهبرد جدید برای تبدیل سلول‌های بنیادی مزانشیمی به سامانه‌های زنده تولید فاکتورهای رشد است. در این روش، به‌جای اتکا به تجویز مستقیم پروتئین نوترکیب، سلول‌های بنیادی به‌گونه‌ای برنامه‌ریزی عملکردی می‌شوند که خودشان پروتئین موردنظر را تولید و در محیط اطراف آزاد کنند. این رویکرد از چند جهت اهمیت دارد. نخست آنکه تولید موضعی فاکتور رشد می‌تواند شرایط متفاوتی نسبت به تزریق مستقیم پروتئین ایجاد کند. در تجویز مستقیم، پروتئین ممکن است پس از ورود به بدن تحت تأثیر تجزیه آنزیمی، انتشار در بافت‌ها یا حذف از گردش خون قرار گیرد. در مقابل، سلول‌های مهندسی‌شده می‌توانند در محل موردنظر به‌عنوان منبعی برای تولید فاکتور زیستی عمل کنند. دوم آنکه استفاده از mRNA اصلاح‌شده، امکان تنظیم موقت فعالیت سلول را فراهم می‌کند. این ویژگی از نظر ایمنی و کنترل عملکرد سلول اهمیت دارد؛ زیرا برخلاف برخی روش‌های انتقال ژن پایدار، در این رویکرد هدف ایجاد تغییر دائمی در ژنوم سلول نیست. سوم آنکه این فناوری می‌تواند زمینه توسعه درمان‌های ترکیبی را فراهم کند. برای مثال، در آسیب‌های استخوانی و بافت‌های اطراف آن، بازسازی موفق تنها به تشکیل بافت جدید محدود نمی‌شود، بلکه برقراری عروق خونی و ارتباطات عصبی نیز برای بازیابی عملکرد طبیعی بافت اهمیت دارد. از این رو، ترکیب سیگنال‌های استخوان‌ساز با فاکتورهای نوروتروفیک می‌تواند به طراحی راهبردهای جامع‌تر برای ترمیم بافت منجر شود. از منظر پزشکی بازساختی، این پژوهش همچنین نشان می‌دهد که سلول‌های بنیادی را می‌توان فراتر از منابعی برای جایگزینی سلول‌های آسیب‌دیده در نظر گرفت. این سلول‌ها می‌توانند به‌عنوان حامل‌های زیستی و تولیدکنندگان هدفمند مولکول‌های درمانی مورد استفاده قرار گیرند.

گام بعدی مطالعه

با وجود نتایج امیدوارکننده، پژوهش حاضر در مرحله آزمایشگاهی و در شرایط کشت سلولی انجام شده است. بنابراین، هنوز نمی‌توان از آن به‌عنوان یک روش درمانی اثبات‌شده برای آسیب‌های عصبی یاد کرد. یکی از مهم‌ترین مراحل بعدی، بررسی عملکرد سلول‌های مهندسی‌شده در مدل‌های حیوانی آسیب عصبی و ارزیابی توانایی آن‌ها در بهبود واقعی ساختار و عملکرد بافت خواهد بود. در مطالعات آینده لازم است میزان ماندگاری سلول‌های دریافت‌کننده mRNA، مدت‌زمان تولید و ترشح NGF، نحوه توزیع فاکتور رشد در بافت و میزان پاسخ سلول‌های عصبی در شرایط زنده بررسی شود. همچنین، ارزیابی ایمنی روش، احتمال بروز پاسخ‌های التهابی، رفتار سلول‌های پیوندشده و تعیین مقدار مناسب mRNA از موضوعات مهم برای توسعه این فناوری به شمار می‌روند. یکی دیگر از مسیرهای پیشنهادی، ترکیب mRNA کدکننده NGF با mRNAهای مسئول تولید عوامل استخوان‌ساز است. چنین رویکردی می‌تواند در بازسازی هم‌زمان عصب و استخوان، به‌ویژه در آسیب‌های پیچیده بافتی، کاربرد بالقوه داشته باشد. در این شرایط، سلول‌های بنیادی مزانشیمی می‌توانند به‌طور هم‌زمان چندین سیگنال زیستی را در محیط آسیب‌دیده فراهم کنند. همچنین بررسی امکان استفاده از سایر انواع سلول‌های بنیادی، از جمله سلول‌های بنیادی مشتق از بافت چربی و سلول‌های بنیادی مشتق از بند ناف، می‌تواند به شناسایی مناسب‌ترین منبع سلولی برای این فناوری کمک کند. در نهایت، انتقال این روش به مطالعات پیش‌بالینی و سپس کارآزمایی‌های بالینی، نیازمند بررسی دقیق اثربخشی، ایمنی، پایداری محصول سلولی و قابلیت تولید استاندارد آن در مقیاس درمانی خواهد بود.

جمع‌بندی

مطالعه جدید نشان می‌دهد که ترکیب فناوری mRNA اصلاح‌شده شیمیایی با سلول‌های بنیادی مزانشیمی می‌تواند راهبردی مؤثر برای افزایش تولید موضعی عوامل مؤثر در بازسازی عصبی باشد. در این پژوهش، سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان انسان پس از دریافت mRNA کدکننده NGF توانستند این فاکتور را تولید کنند و با ترشح آن، رشد و انشعاب زوائد نورونی را در سلول‌های PC12 افزایش دهند. اگرچه هنوز اثربخشی این روش در بافت زنده و بهبود عملکرد عصبی اثبات نشده است، نتایج به‌دست‌آمده افق تازه‌ای برای توسعه سلول‌درمانی‌های مهندسی‌شده ایجاد می‌کند. این فناوری می‌تواند در آینده به طراحی سامانه‌هایی منجر شود که در آن‌ها سلول‌های بنیادی نه‌تنها در فرایند ترمیم مشارکت می‌کنند، بلکه به‌عنوان تولیدکنندگان هدفمند عوامل زیستی، شرایط لازم برای بازسازی پیچیده بافت‌ها را نیز فراهم می‌سازند.

پایان مطالب/.