به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، یکی از چالش‌های دیرینه در پزشکی بازساختی و پیوند سلول‌های بنیادی، افزایش تعداد سلول‌های بنیادی خون‌ساز در محیط آزمایشگاه بدون ازدست‌رفتن ویژگی‌های عملکردی آن‌ها بوده است. اکنون گروهی از پژوهشگران به سرپرستی لین‌هنگ لی در مؤسسه پژوهشی استاورز، با طراحی یک سامانه کشت سه‌بعدی که برخی ویژگی‌های ریزمحیط طبیعی مغز استخوان را بازسازی می‌کند، به راهکاری جدید برای حل این مشکل دست یافته‌اند. در این پژوهش، سلول‌های بنیادی و پیش‌ساز خون‌ساز مشتق از خون بند ناف انسان در شرایطی کشت داده شدند که علاوه بر فراهم‌کردن امکان تکثیر، از فعال‌شدن بیش‌ازحد چرخه سلولی و ازدست‌رفتن ویژگی‌های بنیادی جلوگیری می‌کرد. نتایج نشان داد پس از ۱۲ روز کشت، جمعیت سلول‌های بنیادی کوتاه‌مدت عملکردی تقریباً ۱۲ برابر و سلول‌های بنیادی طولانی‌مدت بیش از سه برابر افزایش یافته است. اهمیت اصلی این دستاورد، تنها افزایش تعداد سلول‌ها نیست، بلکه حفظ توانایی آن‌ها برای بازسازی دستگاه خون‌ساز و ایمنی در آزمون‌های پیوند متوالی است. این یافته می‌تواند زمینه را برای استفاده مؤثرتر از واحدهای خون بند ناف در درمان بیماری‌های خونی و توسعه روش‌های جدید پیوند سلولی فراهم کند.

شیوه مطالعاتی: بازسازی آزمایشگاهی ریزمحیط مغز استخوان

این مطالعه به سرپرستی لین‌هنگ لی و با مشارکت شینجیان مائو و گروهی از پژوهشگران مؤسسه پژوهشی استاورز انجام شده است. هدف اصلی پژوهش، شناسایی سازوکارهایی بود که موجب ازدست‌رفتن ویژگی‌های بنیادی سلول‌های خون‌ساز در جریان کشت آزمایشگاهی می‌شوند و سپس طراحی سامانه‌ای برای جلوگیری از این اتفاق. در مرحله نخست، پژوهشگران سلول‌های CD34 مثبت مشتق از خون بند ناف انسان را بررسی کردند. این جمعیت سلولی شامل سلول‌های بنیادی و پیش‌ساز خون‌ساز است و به دلیل برخورداری از نشانگر CD34 در مطالعات جداسازی و بررسی سلول‌های خون‌ساز اهمیت زیادی دارد. البته باید توجه داشت که همه سلول‌های CD34 مثبت الزاماً سلول بنیادی طولانی‌مدت نیستند و برای اثبات عملکرد بنیادی آن‌ها به آزمون‌های عملکردی نیاز است. پژوهشگران با استفاده از روش توالی‌یابی تک‌سلولی چنداُمیکی (Single-cell Multiome Sequencing)، تغییرات رونویسی ژن‌ها و وضعیت تنظیمی کروماتین را در سلول‌ها بررسی کردند. این فناوری امکان بررسی هم‌زمان اطلاعات مربوط به بیان ژن و دسترسی‌پذیری کروماتین را در سطح سلول منفرد فراهم می‌کند.

نتایج: افزایش تعداد سلول‌های بنیادی همراه با حفظ توان بازسازی

نتایج این پژوهش نشان داد که سامانه کشت طراحی‌شده توانسته است یکی از مهم‌ترین مشکلات تکثیر سلول‌های بنیادی خون‌ساز را برطرف کند. پس از ۱۲ روز کشت، تعداد سلول‌های بنیادی کوتاه‌مدت عملکردی در مقایسه با سلول‌های تازه جداسازی‌شده تقریباً ۱۲ برابر افزایش یافت. همچنین تعداد سلول‌های بنیادی طولانی‌مدت عملکردی بیش از سه برابر شد. این تفاوت از نظر زیست‌شناسی سلول بنیادی بسیار مهم است. سلول‌های بنیادی کوتاه‌مدت می‌توانند برای مدتی تولید سلول‌های خونی را پشتیبانی کنند، اما سلول‌های بنیادی طولانی‌مدت توانایی بیشتری برای حفظ ذخیره خون‌سازی و بازسازی دستگاه خون‌ساز در بازه‌های طولانی دارند. بنابراین، افزایش جمعیت سلول‌های طولانی‌مدت اهمیت ویژه‌ای برای پیوندهای موفق و پایدار دارد. یکی از یافته‌های مهم پژوهش، حفظ توانایی تمایز چندرده‌ای سلول‌های تکثیرشده بود. به این معنا که سلول‌های حاصل از کشت همچنان ظرفیت تولید انواع مختلف سلول‌های خونی را حفظ کردند و به‌طور نامتناسب به سمت یک رده سلولی خاص، به‌ویژه رده میلوئیدی، سوق پیدا نکردند.

اهمیت درمانی: آیا می‌توان با این روش محدودیت پیوند خون بند ناف را برطرف کرد؟

پیوند خون بند ناف یکی از روش‌های پذیرفته‌شده برای درمان برخی بیماری‌های خونی و اختلالات دستگاه خون‌ساز است. با این حال، تعداد سلول‌های بنیادی موجود در هر واحد خون بند ناف محدود است و همین مسئله می‌تواند کاربرد آن را در بیماران بزرگسال دشوار کند. در بسیاری از موارد، تعداد سلول‌های قابل انتقال نسبت به وزن بدن بیمار اهمیت دارد. اگر تعداد سلول‌های بنیادی کافی نباشد، استقرار پیوند و بازسازی دستگاه خون‌ساز ممکن است با تأخیر مواجه شود. این مسئله می‌تواند احتمال بروز عوارض و طول دوره بهبودی را افزایش دهد. فناوری تکثیر سلول‌های بنیادی در محیط آزمایشگاه می‌تواند این محدودیت را کاهش دهد. اگر بتوان از یک واحد خون بند ناف تعداد بیشتری سلول بنیادی عملکردی تولید کرد، امکان استفاده از واحدهایی که در شرایط معمول برای برخی بیماران بزرگسال کافی نیستند، افزایش خواهد یافت. از طرف دیگر، این فناوری می‌تواند برای بیمارانی که به پیوند سلول‌های بنیادی نیاز دارند اما دسترسی به اهداکننده مناسب برای آن‌ها دشوار است، اهمیت داشته باشد.  در چنین رویکردی، دسترسی به تعداد کافی سلول بنیادی سالم و عملکردی اهمیت زیادی دارد. بنابراین، سامانه‌هایی که بتوانند سلول‌های بنیادی را در خارج از بدن تکثیر کنند و ویژگی‌های بنیادی آن‌ها را حفظ نمایند، ممکن است در آینده به توسعه درمان‌های ژنی و سلولی کمک کنند.

گام بعدی مطالعه: حرکت از آزمایشگاه به کارآزمایی بالینی

با وجود نتایج امیدوارکننده، این پژوهش هنوز در مرحله پیش‌بالینی قرار دارد و سامانه معرفی‌شده به‌عنوان یک روش تأییدشده برای پیوند خون بند ناف در بیماران انسانی مورد استفاده قرار نگرفته است. پژوهشگران اعلام کرده‌اند که این پروژه بیش از هشت سال زمان برده و در جریان آن بیش از ۵۰۰ موش و بیش از ۱۰۰ نمونه خون بند ناف مورد بررسی قرار گرفته‌اند. این حجم از مطالعات نشان‌دهنده پیچیدگی توسعه سامانه‌ای است که بتواند هم‌زمان تعداد و کیفیت سلول‌های بنیادی را حفظ کند. یکی از گام‌های بعدی، همکاری پژوهشگران مؤسسه استاورز با مرکز پزشکی دانشگاه کانزاس برای بررسی کاربرد اصول تکثیر سلول‌های بنیادی در بهبود بازسازی سلول‌های خونی پس از درمان CAR-T است. برای انتقال مستقیم فناوری جدید به درمان بیماران، چند مرحله اساسی باید طی شود. نخست، لازم است شرایط کشت از نظر ایمنی و پایداری ژنتیکی سلول‌ها به‌دقت بررسی شود. همچنین باید مشخص شود که سلول‌های تولیدشده در مقیاس بزرگ نیز همان توانایی خودنوزایی و تمایز چندرده‌ای را حفظ می‌کنند یا خیر. از سوی دیگر، استانداردسازی محیط کشت، کنترل کیفیت مواد اولیه، تعیین دوز مناسب سلول‌های قابل انتقال و بررسی احتمال ایجاد تغییرات ناخواسته در سلول‌ها از الزامات توسعه بالینی این فناوری است. در نهایت، کارآزمایی‌های بالینی باید نشان دهند که استفاده از سلول‌های تکثیرشده در مقایسه با سلول‌های تازه جداسازی‌شده، واقعاً موجب بهبود پیامدهای پیوند، افزایش سرعت استقرار سلول‌ها و کاهش عوارض درمانی می‌شود.

جمع‌بندی: حفظ هویت سلول بنیادی، کلید نسل جدید درمان‌های بازساختی

پژوهش جدید مؤسسه استاورز گام مهمی در مسیر حل یکی از چالش‌های اساسی پزشکی بازساختی محسوب می‌شود. این مطالعه نشان می‌دهد که تکثیر سلول‌های بنیادی خون‌ساز نباید صرفاً بر اساس افزایش تعداد سلول‌ها ارزیابی شود، بلکه حفظ توانایی خودنوزایی، تمایز چندرده‌ای و بازسازی طولانی‌مدت نیز باید به‌عنوان معیارهای اصلی موفقیت در نظر گرفته شوند. ترکیب محیط کشت سه‌بعدی، تنظیم مسیرهای مولکولی مرتبط با RNA و استفاده از سازوکارهای چسبندگی سلولی، رویکردی جدید برای بازسازی شرایط موردنیاز سلول‌های بنیادی در خارج از بدن فراهم کرده است. اگر این فناوری در مطالعات تکمیلی و کارآزمایی‌های بالینی نیز موفق باشد، می‌تواند به افزایش دسترسی بیماران به پیوند سلول‌های بنیادی خون‌ساز کمک کند و کاربرد خون بند ناف را درمان بیماری‌های خونی گسترش دهد. این دستاورد بار دیگر اهمیت شناخت ریزمحیط سلول بنیادی را نشان می‌دهد؛ محیطی که نه‌تنها محل استقرار سلول‌ها، بلکه یکی از عوامل تعیین‌کننده سرنوشت، ظرفیت بازسازی و عملکرد درمانی آن‌هاست.

پایان مطالب/.