روشی‌ جدید برای‌‌ درمان ‌نارسایی ‌در خون‌رسانی‌

اهمیت تولید سلول‌های رگ‌زا در بدن چیست و آیا عدم تولید سلول‌ رگ‌زا می تواند زمینه‌ساز ابتلا به بیماری‌های مختلف باشد؟

رگ‌زایی یا آنژیوژنز در حقیقت رشد عروق خونی جدید است که برای رشد و نمو جنین، اندام‌زایی، ترمیم زخم، چرخه تولیدمثل مونث و همچنین تومورزایی ضروری خواهد بود. براساس بررسی‌های انجام شده، فاکتورهای رشد آندوتلیال عروقی که در فرآیند رگ‌زایی نقش موثری دارند، تنظیم‌کننده اصلی رگ‌زایی در بدن هستند. تغییرات غیرطبیعی ایجاد شده در ساختار عروق می‌تواند ناشی از بیماری‌های موروثی باشد. علاوه بر این رشد نامناسب و غیرطبیعی رگ‌ها نه‌تنها باعث ایسکمی قلبی و مغزی می‌شود، بلکه به تخریب سلول‌های عصبی، افزایش فشار خون، مسمومیت حاملگی (پرده اکلامسی)‌، زجر یا دیستیرس تنفسی، پوکی استخوان، فیبروز کبدی و ریوی و همچنین اختلالات دیگر منجر خواهد شد.

چه عواملی سبب ایجاد اختلال در رگ‌زایی و نارسایی‌های خونی می‌شوند؟

عدم تعادل بین عوامل تحریک‌کننده و مهارکننده رگ‌زایی به اختلالات پاتولوژیکی در بدن منجر شده و در عملکرد طبیعی بدن اختلال ایجاد می‌کند. پاسخ‌های آنژیوژنیک می‌توانند به صورت فیزیولوژیکی مانند ترمیم زخم یا به صورت بیماری‌زایی مانند رشد تومورها باشند. شواهد به دست آمده نشان می‌دهد که پیش‌سازهای سلول‌های آندوتلیال عروقی یا سلول‌های رگ‌زا در رشد عروق جنین و همچنین در بافت‌های دچار کمبود یا نارسایی‌خونی در فرد بالغ نقش بسیار مهمی دارند و طی فرآیندی به نام رگ‌زایی درمانی می‌تواند رشد رگ‌ها را در بافت‌هایی که با کمبود اکسیژن مواجه شده‌اند، تحریک کرد.

معمولا کدام گروه از سلول‌های بدن در فرآیند رگ‌زایی نقش دارند؟ و آیا در این طرح نیز از فرآیندی مشابه فرآیند طبیعی رگ‌زایی در بدن استفاده شده است؟

به سلول‌هایی که در فرآیند رگ‌زایی دخالت دارند، سلول‌های آندوتلیال گفته می‌شود. در این تحقیق از سلول‌های بنیادی فرانشیمی مغز استخوان انسان برای تمایز تا تبدیل به سلول‌های آندوتلیال یا رگ‌زا استفاده شد. سلول‌های بنیادی فرانشیمی توانایی تبدیل به برخی دیگر از سلول‌ها نظیر سلول‌های چربی، استخوان و کبدی را دارند. به همین دلیل ابتدا سلول‌های بنیادی فرانشیمی از مغز استخوان افراد سالم جداسازی شده و در شرایط آزمایشگاهی مناسب کشت داده شدند و سپس بهینه‌سازی شرایط کشت سلول برای تمایز سلول‌های بنیادی فرانشیمی به سلول‌های رگ‌زا انجام شد.

برای تولید سلول رگ‌زا در این طرح تحقیقاتی از چه روشی استفاده شده است؟

این تحقیق با همکاری استادان گروه بیوشیمی و خون‌شناسی دانشگاه تربیت مدرس آقایان دکتر عبدالامیر علامه و دکتر مسعود سلیمانی انجام شده است. سلو‌ل‌ها در شرایط بهینه شده به دست آمده شامل محیط کشت اختصاصی، فاکتورهای القاگر مانند فاکتور رشد آندوتلیال عروقی (VEGF) و فاکتور رشد شبه انسولین(1 - IGF) به مدت 5 روز کشت داده شدند. در مرحله بعد سلول‌های القا شده برای تشکیل شبکه مویرگی روی ژل ماتریکس خارج سلولی به مدت 7 روز کشت داده شدند و تشکیل شبکه مویرگی از سلول‌های آندوتلیال تمایز یافته در روز دوازدهم مشاهده شد. برای بررسی عملکرد سلول‌های رگ‌زا از روش‌های مختلف مانند شناخت واکنش‌های شیمیایی و پدیده‌های دیگر وابسته به ایمنی، فلوستیومتری و روش مولکولی واکنش زنجیرهای پلی‌مراز معکوس به منظور شناسایی شاخص‌های اختصاصی سلول آندوتلیال،‌ مانند گیرنده‌‌های ویژه آندوتلیال استفاده شده و تغییرات فراساختاری سلول‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی بوضوح مورد بررسی قرار گرفت که در نهایت اندامک‌های اختصاصی سلول‌های رگ‌زا در آنها دیده شد.

آیا سلول‌های تولید شده از نظر عملکرد نیز بررسی شده‌اند؟

برای بررسی عملکردی بودن سلول‌های آندوتلیال تولید شده آزمایش‌هایی در محیط invivo یعنی در داخل بدن موجود زنده انجام شد. به این ترتیب سلول‌های آندوتلیال تمایز یافته به بافت زیر جلدی موش تزریق شده و پس از یک ماه تشکیل عروق جدید از این سلول ها مشاهده شد که این بخش از طرح تحقیقاتی در بخش آزمایشگاه حیوانات بیمارستان امام خمینی و با همکاری آقای دکتر امانپور انجام شد.

آیا سلول‌های رگ‌زای تمایز یافته از سلول‌های بنیادی مغزاستخوان از توانایی تشکیل شبکه‌های مویرگی نیز برخوردارند؟

نتایج به دست آمده حاکی است که سلول های بنیادی فرانشیمی مغز استخوان قابلیت تمایز یا تبدیل به سلول‌های رگ‌زا را دارند و سلول‌های آندوتلیال تمایز یافته نه‌تنها دارای مولکول‌‌ها و شاخص‌های اختصاصی سلول آندوتلیال هستند،‌ بلکه اندامک‌های اختصاصی آن را نیز دارند. بنابراین سلول‌های تولید‌شده مشابه سلول‌های آندوتلیال عروقی هستند و این سلول‌ها توانایی ایجاد شبکه مویرگی را در شرایط آزمایشگاهی روی ژل ماتریکس خارج سلولی و درشرایط محیط داخل بدن در پوست موش را دارند. باتوجه به آنچه گفته شد، می‌توان به این نتیجه رسید که سلول‌های رگ‌زای به دست آمده در هر دو صورت از توانایی القای رگ‌زایی برخوردارند. ویژگی‌های بیوشیمیایی و مورفوژیکی سلول‌های رگ‌زای تمایز یافته از سلول‌های بنیادین فرانشیمی در ارتباط با خصوصیات فراساختاری سلول‌هایی است که توانایی تشکیل شبکه‌های مویرگی را دارند. براساس تحقیقات انجام شده، سلول‌های بنیادی فرانشیمی مغز استخوان می‌‌توانند به عنوان یک منبع طبیعی و جایگزین برای تمایز به سلول‌های آندوتلیال برای درمان برخی بیماری‌ها مانند نارسایی‌های قلبی و عروقی،‌ سوختگی و سایر بیماری‌هایی که در آنها کمبود یا فقدان رگ‌زایی دیده می‌شود، مورد استفاده قرار گیرند.

وجه تمایز این روش در مقایسه با روش‌های دیگری که پیش از این برای درمان نارسایی‌های خونی مورد استفاده قرار می‌گرفته است، در چیست؟

نوآوری این طرح استفاده از روش جدیدی برای تولید سلول‌های رگ‌زاست که سبب افزایش ماندگاری آنها می‌شود. از دیگر ویژگی‌های مهم این طرح می‌توان به توانایی تمایز سلول‌های بنیادی فرانشیمی مغز استخوان انسان به سلول‌های آندوتلیال و... تشکیل شکبه مویرگی یا به عبارت دیگر القای رگ‌زایی اشاره کرد.

این سلول‌ها علاوه بر داشتن ویژگی منحصر به فرد در بیان نشانگرهای اختصاصی سلول‌های رگ‌زا، دارای اندامک‌های اختصاصی هستند. همچنین تمایز سلول‌های بنیادی مغز استخوان نشان دهنده نقش موثر فاکتورهای رشد سلول‌های رگ‌زا و فاکتور رشد شبه انسولین در تمایز، بقا و مهاجرت سلول‌های رگ‌زا و تشکیل شبکه مویرگی است که می‌توان از آن در درمان بیماری‌هایی که به علت ایجاد اختلال در سلول‌های رگ‌زا سبب نارسایی خونی می‌شوند، استفاده کرد.

آیا نتایج به ‌دست آمده در این طرح تحقیقاتی در بدن انسان نیز می‌تواند از عملکرد مشابهی برخوردار باشد؟

نتایج به‌دست آمده از این طرح نشان داده است که سلول‌های رگ‌زای تمایز یافته از سلول‌های بنیادی فرانشیمی مغز استخوان انسان‌ها نه‌تنها نشانگرهای اختصاصی آندوتلیال را بیان می‌کنند، بلکه دارای اندامک‌های اختصاصی نیز هستند. بنابراین سلول‌های تمایز یافته مشابه سلول‌های آندوتلیال عروقی هستند و به همین دلیل به آنها سلول‌های شبه‌آندوتلیال نیز گفته می‌شود. مطالعات ما نشان می‌دهد که استفاده از فاکتور رشد شبه‌انسولین در فرآیند تمایز سلول‌های بنیادی فرانشیمی به سلول‌های رگ‌زا، بیان پروتئین‌های نشانگر را در سلول‌های تمایز یافته در مقایسه با سلول‌های بنیادی تمایز نیافته افزایش داده و سبب افزایش توانایی مهاجرت این سلول‌ها می‌شود. جالب است که بدانید که قابلیت سلول‌های آندوتلیال تمایز یافته در تشکیل شبکه مویرگی در محیط داخل بدن موجودات زنده در مقایسه با شرایط آزمایشگاهی به مراتب بیشتر است و می‌توان گفت که استفاده از فاکتورهای القا‌گر می‌تواند نقش بسیار مهمی در تمایز و مهاجرت سلول‌های رگ‌زا و ایجاد شبکه‌های مویرگی داشته باشد و خصوصایت سلول‌های تمایز یافته ناشی از ویژگی‌های فراساختاری سلول‌هایی است که از توانایی تشکیل شبکه‌های مویرگی برخوردارند.

چرا برای تولید سلول‌های رگ‌زا از سلول‌های بنیادی مغز استخوان استفاده شد؟

مغز استخوان دارای دو گروه مشخص از سلول‌های بنیادی است. سلول‌های بنیادی خون‌ساز که سلول‌های خونی مختلف را ایجاد می‌کنند همچنین سلول‌های بنیادی غیرخون‌ساز که استرومای مغز استخوان را تشکیل می‌دهند و به ساختمان و عملکرد فرآیند خون‌‌سازی در بدن کمک می‌کنند. سلول‌های استرومای مغز استخوان با ترشح فاکتورهای رشد و ایجاد تماس سلول به سلول از فرآیند خون‌سازی و تمایز سلول‌‌‌ها نیز حمایت می‌کنند.

سلول‌های بنیادی غیرخون‌ساز استرومای مغز استخوان که به انواع رده‌های سلولی با منشا مزودرمی تمایز پیدا می‌کنند، سلول‌های بنیادی فرانشیمی نامیده می‌شوند. این سلول‌ها‌ مانند دیگر سلول‌های بنیادی توانایی نوسازی و تمایز دارند و با بافت‌های مختلف فرانشیمی مانند استخوان، غضروف، چربی و ماهیچه تمایز پیدا می‌کنند. ما نیز با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد این سلول‌ها در این طرح برای ترمیم سلول‌های رگ‌زا از سلول‌های بنیادی مغز استخوان استفاده کردیم که خوشبختانه به نتایج موفقیت‌آمیزی در شرایط آزمایشگاهی و همچنین آزمایش‌های انجام شده در مدل حیوانی دست یافتیم. با تکمیل آزمون‌های حیوانی می‌توان انتظار داشت که از چنین روشی بتوان در درمان نارسایی‌های خونی استفاده کرد.

فناوری سلول‌های بنیادی

سلول‌های بنیادی توانایی بالقوه‌ای برای تبدیل شدن به انواع سلول‌های تمایز یافته بدن را دارند. این سلول‌ها به عنوان نوعی سیستم ترمیمی در بدن عمل می‌کنند. این سلول‌ها می‌توانند با وجود هرگونه محدودیتی تقسیم شوند. هر سلول جدید حاصل از تقسیم سلول‌های بنیادی، توانایی باقی ماندن به صورت یک سلول بنیادی را داشته و می‌تواند به سلول‌های اختصاصی دیگر مانند سلول عضلانی، سلول‌خونی یا سلول عصبی تبدیل شود.

دسترسی انسان‌ها به فناوری تکثیر سلول‌های بنیادی و استفاده از آنها برای تولید دیگر سلول‌های بدن، از مباحث نوین در علوم پزشکی و زیستی است که در درمان بیماری‌ها تحولات شگفت‌انگیزی را به وجود آورده است. تلاش برای استفاده از سلول‌های بنیادی جنینی از 20 سال پیش با انجام مطالعاتی روی موش‌ها آغاز و در این سال‌ها آزمایش‌ها و تحقیقات بسیار زیادی در این زمینه انجام شده که با موقعیت‌های چشمگیری مواجه بوده است.

فرانک فراهانی جم‌