انقلابی در پزشکی با سلول‌های بنیادی

تصور کنید این سلول‌ها بتوانند حافظه بیمار مبتلا به آلزایمر را به وی برگردانند، پوستی را که بر اثر سانحه آسیب‌دیده جایگزین کند. یا بیمار معلولی را قادر به راه رفتن دوباره کنند! و... همه این قابلیت‌ها باعث شده‌اند تا به اعتقاد بسیاری از محققان آینده درمان و پزشکی به سلول‌های بنیادی وابسته باشد.3 آذر مصادف با آغاز پیوند سلول‌های بنیادی به قلب، چشم و کبد در پژوهشگاه رویان است. به این بهانه سری به دنیای پیچیده و اسرارآمیز سلول‌های بنیادی زدیم.

سلول بنیادی سازنده بدن انسان است. سلول‌های بنیادی درون جنین در نهایت به سلول، بافت و اندام‌های مختلف بدن جنین تبدیل می‌شوند. برخلاف یک سلول معمولی که قادر است با تکثیر شدن چندین سلول از نوع خود را بوجود آورد سلول بنیادی چند منظوره و بسیار توانمند است و وقتی تقسیم شود، می‌تواند به هر یک از انواع سلول‌ها در بدن تبدیل شود. این سلول‌ها وظیفه مشخصی در بدن ندارند و مانند بازیگرانی منتظر تعیین نقش خود هستند. درواقع سلول‌های بنیادی منتظر سیگنال‌هایی هستند که به آنها بگویند در بدن چه کار کنند.

این سلول‌ها 2 خصوصیت مهم دارند که آنها را از دیگر انواع سلول‌ها متمایز می‌کند. از جمله این‌که سلول‌هایی تخصص نیافته هستند و به مدت‌های طولانی از طریق تقسیم سلولی خود را نوسازی می‌کنند. همچنین تحت شرایط فیزیولوژیکی یا آزمایشی، می‌توان آنها را تحریک کرد تا به سلول‌هایی با عملکردهایی ویژه نظیر سلول‌های تپنده ماهیچه قلب یا سلول انسولین‌ساز لوزالمعده تبدیل شوند. وقتی سیگنالی به سلول بنیادی می‌رسد به سلول بنیادی می‌گوید که بعضی از ژنهایش را روشن کند و پروتئین‌های جدیدی را بسازد که این پروتئین‌ها کمک می‌کند سلول بنیادی شبیه به نوع سلولی که قرار است بشود، فعالیت کند.

دانشمندان به‌طور عمده با 2 نوع سلول بنیادی کار می‌کنند؛ سلول‌های بنیادی جنینی و سلول‌های بنیادی بالغ. البته هرکدام عملکرد و خصوصیات متفاوتی دارند. دانشمندان در بیش از 20 سال قبل روش‌هایی را برای به‌دست آوردن یا جدا کردن سلول‌های بنیادی از جنین ابتدایی موش کشف کردند. چندین سال مطالعه تفصیلی روی سلول‌های بنیادی موش منجر به کشف نحوه جداسازی سلول‌های بنیادی از جنین انسانی و رشد این سلول‌ها در آزمایشگاه در سال 1998 شد. جنین‌های استفاده شده در این تحقیقات از طریق روش‌های بارورسازی در لوله آزمایش ایجاد شدند و زمانی که دیگر برای این هدف مورد نیاز نبودند، با آگاهی و رضایت اهدا کننده، برای تحقیقات استفاده می‌شدند.

سلول‌های بنیادی به دلایل زیادی برای موجودات زنده مهم هستند. در جنین 3 تا 5 روزه که بلاستوسیست نامیده می‌شود، گروه کوچکی متشکل از حدود 30 سلول بنام توده سلولی داخلی موجب پیدایش صدها سلول بسیار تخصص یافته مورد نیاز برای ساخت یک موجود بالغ می‌شوند. در برخی بافت‌های بالغ نظیر مغز استخوان، ماهیچه و مغز، جمعیت‌های مجزای سلول‌های بنیادی بالغ، جایگزین‌هایی را برای سلول‌های از دست رفته بر اثر مرگ طبیعی، جراحت یا بیماری ایجاد می‌کنند. دانشمندان بر این عقیده‌اند سلول‌های بنیادی در آینده، اساس معالجه بیماری‌هایی نظیر پارکینسون، دیابت و بیماری قلبی خواهند بود.

دانشمندان می‌خواهند سلول بنیادی را در آزمایشگاه مطالعه کنند تا بتوانند از خواص بسیار مهم آنها آگاه شوند و درک کنند چه چیزی آنهارا از انواع سلول تخصص یافته متفاوت می‌سازد. همزمان با آگاه شدن بیشتر دانشمندان در مورد سلول‌های بنیادی، این امر ممکن است میسر شود که سلول‌های بنیادی را نه تنها در سلول درمانی بلکه برای آزمایش داروها و در نواقص مادرزادی هم مورد استفاده قرار داد.

سلول‌های بنیادی از دیگر انواع سلول‌های موجود دربدن متفاوت است. تمام انواع سلول‌های بنیادی بدون توجه به منشأ آنها 3 خاصیت کلی دارند؛ قابلیت تقسیم، خودنوسازی به مدت طولانی و غیرتخصصی بودن که با وجود همین خصوصیات می‌توانند باعث پیدایش انواع سلول تخصص یافته شوند. سلول‌های بنیادی دارای قابلیت تقسیم به مدت‌های طولانی هستند. برخلاف سلول‌های عضلانی، سلول‌های خونی یا سلول‌های عصبی که معمولاً خودشان را بازسازی نمی‌کنند، سلول‌های بنیادی ممکن است چندین بار خود را بازسازی کنند. وقتی که سلول‌ها چندین بار خود را بازسازی می‌کنند این پدیده، تکثیر کردن نامیده می‌شود. جمعیت آغازگر سلول‌های بنیادی که چندین ماه در آزمایشگاه تکثیر پیدا کنند، می‌تواند میلیون‌ها سلول را تولید کند. اگر سلول‌های حاصله مانند سلول‌های بنیادی اولیه تخصص نیافته باقی بمانند، این سلول‌ها توانایی خودنوسازی طولانی مدت را دارند.

دانشمندان تلاش می‌کنند تا 2 خاصیت اساسی سلول بنیادی که مربوط به خود نوسازی طولانی مدت آنهاست درک کنند. اولین خاصیت این‌که چرا سلول‌های بنیادی جنینی به مدت یک سال یا بیشتر در آزمایشگاه بدون تمایز، تکثیر پیدا می‌کنند اما بیشتر سلول‌های بنیادی بالغ نمی‌توانند؟

در ضمن چه عواملی در موجودات زنده وجود دارد که به طور طبیعی تکثیر و خودنوسازی سلول بنیادی را تنظیم می‌کند؟ کشف پاسخ این سوالات به درک این موضوع کمک می‌کند که چگونه تکثیر سلولی طی رشد طبیعی جنینی یا در تقسیم غیرعادی سلولی، منجر به سرطان می‌شود. مهم‌تر از همه این‌که چنین اطلاعاتی می‌تواند دانشمندان را قادر سازد سلول‌های بنیادی جنینی و بالغ را با کارایی بیشتری در آزمایشگاه رشد دهند.

سلول‌های بنیادی تخصص نیافته هستند. در واقع یکی از خواص اساسی سلول بنیادی این است که هیچ نوع ساختار خاص بافتی ندارند که به آنها اجازه انجام عملکردهای تخصصی را بدهد. یک سلول بنیادی نمی‌تواند با همکاری سایر سلول‌ها خون را دربدن پمپ کند (مانند سلول ماهیچه‌ای قلب)، مولکول‌های اکسیژن را در جریان خون حمل کند (مانند سلول قرمز خونی) یا علائم الکتروشیمیایی را به سایر سلول‌ها برساند که به بدن اجازه می‌دهد حرکت کند(مانند سلول عصبی). به هر حال سلول‌های بنیادی تخصص نیافته، می‌تواند سلول‌های تخصص یافته را ایجاد کند، از جمله سلول‌های ماهیچه قلب، سلول‌های خونی یا سلول‌های عصبی.

عوامل و شرایط خاصی که سبب غیرتخصصی باقی ماندن سلول‌های بنیادی می‌شوند، مورد علاقه زیاد دانشمندان است. سال‌ها طول کشیده تا دانشمندان با روش آزمایش و خطا یاد بگیرند که چگونه در آزمایشگاه سلول‌های بنیادی را رشد دهند، بدون این‌که به‌طور خودبه‌خودی به انواع سلول‌های خاص متمایز شوند. برای مثال 20 سال طول کشید تا دانشمندان یاد گرفتند، چگونه سلول‌های بنیادی جنینی را در آزمایشگاه تحت شرایط برای سلول‌های بنیادی موش رشد دهند.

بنابراین بخش مهمی از تحقیق، درک علائمی در موجود بالغ است که سبب می‌شود سلول‌های بنیادی تکثیر پیدا کنند تا زمانی که این سلول‌ها برای ترمیم بافتی ویژه مورد نیاز نیستند، غیرتخصصی باقی بمانند. آگاهی از چنین اطلاعاتی برای دانشمندان بسیار مهم است تا قادر باشند تعداد زیادی سلول‌های غیرتخصصی را در آزمایشگاه برای آزمایش بیشتر رشد دهند. سلول‌های بنیادی می‌توانند، سلول‌های تخصص یافته ایجاد کنند. فرآیند ایجاد سلول‌های تخصصی از سلول‌های غیرتخصصی را تمایز می‌نامند. دانشمندان در حال حاضر، در ابتدای درک علائم داخلی و خارجی سلول‌ها هستند که موجب تمایز سلول بنیادی می‌شوند. علائم داخلی به وسیله ژن‌های سلول کنترل می‌شوند که در رشته‌های DNA پراکنده هستند و دستورات رمز شده برای تمام ساختارها و عملکردهای یک سلول را در خود دارد. علائم خاص تمایز سلولی شامل مواد شیمیایی ترشح شده به وسیله سلول‌های دیگر، تماس فیزیکی با سلول‌های اطراف و برخی سلول‌ها در محیط است.

تمایز سلول‌های بنیادی به سلول‌های پوست: پوست ارگانی است که دائما در حال بازسازی خودش است. در پوست سلول‌های مختلفی وجود دارند.

بنابراین سیگنال‌هایی که به سلول‌های بنیادی می‌رسد باید به سلول بنیادی بگوید دقیقا تبدیل به کدام نوع سلول پوستی شود.

به‌طور مثال سیگنال به سلول بنیادی می‌گوید که به سلول کراتینوسیت تبدیل شود (کراتینوسیت سلولی است که لایه خشن بیرونی پوست را می‌سازد) برای تمایز به سلول کراتینوسیت، سلول بنیادی از عمیق‌ترین و پایین‌ترین لایه سطح پوست شروع به تمایز می‌کند و بتدریج به سمت لایه‌های سطحی‌تر پوست می‌آید و قبل از این‌که به سطح پوست برسد هسته‌اش را از دست می‌دهد و می‌میرد. ولی همین سلول‌های مرده در لایه خارجی پوست از سلول‌های پایین‌تر محافظت می‌کنند و بعد از گذشت 30 روز سلول مرده از سطح پوست جدا می‌شود و سلول دیگری جای آن را می‌گیرد.

تمایز سلول‌های بنیادی به سلول‌های استخوانی: شاید شما فکر کنید که سلول‌های استخوانی سلول‌های مرده‌ای در بدن هستند و فقط مسوولیت حفظ چارچوب بدن را بر عهده دارند ولی این سلول‌ها در بدن در هر زمانی در حال کار کردن هستند تا به رشد استخوان‌ها و تعمیر و بازسازی آنها کمک کنند. در هنگام تمایز، سلول بنیادی تبدیل به یک استئو بلاست می‌شود. استئو بلاست‌ها مثل کارگران ساختمانی هستند که قبل از تولد در استخوان‌ها داربست اصلی استخوان‌ها را می‌سازند و دوستان آنها سلول‌های استئو کلاست نام دارند که دائما در حال نوسازی و بازسازی استخوان‌ها و قوی نگه داشتن آنها هستند.

تمایز سلول‌های بنیادی به سلول‌های قرمز خون: بدن همیشه در حال ساخت سلول‌های جدید خونی است. فاکتورهای ساخت سلول‌های خونی بدن داخل استخوان‌ها و مغز استخوان قرار دارند. سلول‌های بنیادی چندین مرحله را در سیر تمایز به سلول‌های قرمز خون می‌گذرانند و وقتی که بالغ شدند مقدار زیادی همو گلوبین می‌سازند. هموگلوبین پروتئینی است که اکسیژن را در بدن به بافت‌ها منتقل می‌کند. قبل از این‌که تمایز تمام شود سلول‌های بنیادی هسته خود را از دست می‌دهند اما می‌توانند بدون هسته هم ادامه حیات داشته باشد. سلول قرمز خون به مدت 4 ماه در گردش خون محیطی ما زندگی می‌کند؛ قبل از این‌که به وسیله سلول خونی جدید جایگزین شود.

تمایز سلول بنیادی به سلول عصبی: بدن ما بیشتر سلول‌های عصبی‌اش را قبل از تولد می‌سازد و بعد از تولد دیگر نمی‌توانند تقسیم شوند.

سلول‌های عصبی باید دائما فعالیت داشته باشند. کار سلول‌های عصبی این است که پیام‌های عصبی را به مغز برسانند و مجددا پیام‌ها را از مغز به ارگان‌های بدن برگردانند. در حقیقت سلول عصبی مانند یک خط تلفن است. این سلول‌ها قسمت‌های مختلفی دارند که شامل دندریت و آکسون هم هستند. دندریت‌ها پیام‌های عصبی را از سلول می‌گیرند و قسمت دیگر آکسون نامیده می‌شود که پیام‌های عصبی را به سلول بعدی انتقال می‌دهد. بعضی سلول‌های عصبی گاهی تا حد یک متر رشد می‌کنند.

تمایز سلول‌های بنیادی به سلول‌های عضلانی اسکلتی: سلول بنیادی می‌تواند به یک میوبلاست تبدیل شود. میوبلاست سلول سازنده عضلات است.

میوبلاست‌ها به تعداد فراوان تقسیم می‌شوند، تا زمانی که تعداد زیادی از آنها ساخته شوند سپس به هم متصل می‌شوندتا میوتوپ را بسازند که یک سلول عضلانی باند و باریک است با تعداد هسته‌های زیاد. گروه‌های زیادی از میو توپ‌ها با هم جمع می‌شوند تا فیبر عضلانی را بسازند. میوبلاست‌ها وقتی که بدن آسیب‌های عضلانی را جایگزین می‌کند فعال هستند. میوبلاست‌ها سلول‌هایی هستند که ورزشکاران را قوی‌تر می‌کنند و Body Builder‌ها را بزرگ‌تر.

تمایز سلول‌های بنیادی به سلول‌های قلبی: یک قلب صدمه دیده را می‌توان با تزریق سلول‌های بنیادی ترمیم کرد. در واقع سلول‌های بنیادی تزریق شده در یک قلب آسیب دیده به سلول‌های ماهیچه‌ای قلب تکامل می‌یابد.سلول‌های بنیادی ماهیچه‌ای که میوبلاست نامیده می‌شوند پس از کشت در آزمایشگاه به داخل قلب بیمار قلبی تزریق می‌شود. برای اولین بار این عمل در فرانسه برروی یک بیمار 72 ساله مبتلا به حمله قلبی انجام شد. هرچند این سلول‌ها از بافت ماهیچه‌ای اسکلتی جدا شده بودند واز لحاظ ظاهری با این سلول‌ها شباهت داشتند ولی پس از رشد در قلب پروتئینی را ساخته بودند که مخصوص سلول‌های عضلانی قلبی بود و فعالیتی شبیه آنها داشتند. به عقیده دانشمندان، شرایط محیط قلب باعث تغییر عملکرد این سلول‌ها نشده بود.

بدن انسان دائما در حال بازسازی خودش است و در طول زندگی وظیفه نگهداری و تعمیر خودش را دارد. در این میان سلول‌های بنیادی مواد اصلی و پایه این بازسازی هستند. در واقع آنچنان که اشاره شد سلول‌های بنیادی می‌توانند به انواع سلول‌ها تمایز یابند مثل سلول‌های عصبی و عضلانی و استخوانی و پوستی.

بدن ما چندین نوع از سلول‌های بنیادی را برای انجام دادن این وظایف به خدمت می‌گیردکه شامل؛

سلول‌های بنیادی جنینی اولیه: اولین مرحله در ساخت انسان وقتی است که تخم‌های جدید بارور بوجود می‌آیند و شروع به تقسیم شدن می‌کنند و گروهی از سلول‌های بنیادی را می‌سازند که امبریو نامیده می‌شود. این سلول‌های بنیادی اولیه دارای خاصیت تبدیل به هر نوع سلول را در بدن دارند که اصطلاح علمی آنها دارای خاصیت Toti potent هستند. Toti کلمه‌ای است به زبان لاتین که معنای همه را می‌دهد.

سلول‌های بنیادی جنینی بلاستوسیست: 7 روز پس از باروری یک ساختمان گرد و توپی شکل ساخته می‌شود که بلاستوسیست نام دارد و شامل 2 دسته سلول است: 1ـ سلول‌های بنیادی جنینی که توده سلولی داخلی را می‌سازند که نهایتا به جنین تبدیل می‌شود. 2ـ سلول‌های تروفوبلاست لایه خارجی توپ را می‌سازند که سر انجام به جفت تبدیل می‌شود که مواد مغذی جنین را فراهم می‌کند. سلول‌های بنیادی جنینی در بلاستوسیست دارای خاصیت تبدیل به بیشتر انواع سلول‌ها را دارند. در یک جنین در مرحله بلاستوسیست هنوز ویژگی‌های ظاهری بدن انسان تشکیل نشده است.

سلول‌های بنیادی فتال: بعد از 8 هفته رشد، جنین تبدیل به یک فتوس می‌شود که فتوس ظاهری شبیه انسان دارد. سلول‌های بنیادی در فتوس مسوول بوجود آمدن و تمایز همه بافت‌های قبل از تولد هستند. سلول‌های بنیادی فتال توانایی تبدیل به بیشتر انواع سلول‌ها در بدن را دارند.

سلول‌های بنیادی بند ناف:قبل از تولد بند ناف مانند رگ حیاتی برای جنین است که مواد غذایی و اکسیژن و خون غنی را از جفت به جنین می‌رساند و بعد از تولد بند ناف از جنین جدا می‌شود. خون بند ناف حاوی سلول‌های بنیادی است که به طور ژنتیکی مطابق با نوزاد متولد شده، هستند. سلول‌ بند ناف دارای خاصیت
Multipotent است یعنی آنها می‌توانند فقط تبدیل به طیف محدودی از انواع سلول‌ها شوند.Multi کلمه‌ای لاتین است که معنی خیلی یا زیاد را می‌دهد.

سلول‌های بنیادی بالغین: این اسم گمراه‌کننده است چرا که کودکان و نوزادان هم این سلول‌ها را دارند. این سلول‌های بنیادی در بافت‌های از پیش ساخته شده وجود دارند و رشدشان را ادامه می‌دهند. مشابه سلول‌های بنیادی بند ناف و سلول‌های بنیادی بالغین این سلول‌ها دارای خاصیت Multipotent هستند.

منبع: Irstemcell.net