تحقیقات سلول های بنیادی: دریچه ای نو به سوی درمان بیماری ها و احیای بافت ها

تحقیقات سلول های بنیادی به دلیل پتانسیل بالای این سلول ها در درمان بیماری های مختلف، از اهمیت فزاینده ای برخوردار شده است. سلول های بنیادی ، سلول های تمایز نیافته ای در بدن هستند که قابلیت تبدیل شدن به سلول های تخصصی برای اندام ها یا بافت های خاص را دارند.

برخلاف سلول های تخصصی، سلول های بنیادی می توانند بارها و برای مدت طولانی از طریق چرخه سلولی تکثیر شوند. این سلول ها از منابع مختلفی در بدن به دست می آیند، از جمله بافت های بالغ بدن، خون بند ناف، بافت جنینی، جفت و جنین.

عملکرد سلول های بنیادی در بدن

سلول های بنیادی نقش حیاتی در توسعه بافت ها و اندام های بدن ایفا می کنند. برخی از انواع سلولی، مانند بافت پوست و بافت مغز، همچنین می توانند برای ترمیم و جایگزینی سلول های آسیب دیده بازسازی شوند. به عنوان مثال، سلول های بنیادی مزانشیمی نقش مهمی در التیام و محافظت از بافت آسیب دیده ایفا می کنند. این سلول ها از مغز استخوان به دست می آیند و به سلول هایی تبدیل می شوند که بافت های همبند تخصصی و همچنین سلول هایی که از تشکیل خون پشتیبانی می کنند، را می سازند.

سلول های بنیادی مزانشیمی به رگ های خونی ما متصل هستند و در صورت آسیب دیدن رگ ها وارد عمل می شوند. عملکرد سلول های بنیادی توسط دو مسیر مهم کنترل می شود: یک مسیر سیگنال ترمیم سلولی را ارسال می کند، در حالی که مسیر دیگر از آن جلوگیری می کند. هنگامی که سلول ها فرسوده یا آسیب می بینند، سیگنال های بیوشیمیایی خاصی سلول های بنیادی بالغ را تحریک می کنند تا کار خود را برای ترمیم بافت شروع کنند. با افزایش سن، واکنش سلول های بنیادی در بافت های قدیمی تر توسط سیگنال های شیمیایی خاصی مهار می شود. با این حال، مطالعات نشان داده اند که با قرار دادن بافت قدیمی در محیط مناسب و قرار گرفتن در معرض سیگنال های مناسب، می تواند دوباره خود را ترمیم کند.

سلول های بنیادی چگونه نوع بافتی که باید به آن تبدیل شوند را تشخیص می دهند؟

سلول های بنیادی توانایی تمایز یا تبدیل شدن به سلول های تخصصی را دارند. این تمایز توسط سیگنال های داخلی و خارجی تنظیم می شود. ژن های یک سلول، سیگنال های داخلی مسئول تمایز را کنترل می کنند. سیگنال های خارجی که تمایز را کنترل می کنند شامل مواد بیوشیمیایی ترشح شده توسط سلول های دیگر، وجود مولکول ها در محیط و تماس با سلول های مجاور است. مکانیک سلول های بنیادی ، نیروهایی که سلول ها بر موادی که با آنها در تماس هستند وارد می کنند، نقش مهمی در تمایز سلول های بنیادی ایفا می کند. مطالعات نشان داده اند که سلول های بنیادی مزانشیمی بالغ انسانی، هنگام کشت بر روی داربست یا ماتریکس سفت تر، به سلول های استخوانی تبدیل می شوند. هنگامی که این سلول ها روی ماتریکس انعطاف پذیرتر رشد می کنند، به سلول های چربی تبدیل می شوند.

تولید سلول های بنیادی: پیشرفت ها و چالش ها

اگرچه تحقیقات سلول های بنیادی در درمان بیماری های انسانی بسیار امیدوارکننده بوده است، اما خالی از بحث و جدال نیست. بخش اعظم این بحث و جدال ها بر سر استفاده از سلول های بنیادی جنینی است، زیرا جنین های انسانی در فرآیند به دست آوردن این سلول ها تخریب می شوند. با این حال، پیشرفت ها در مطالعات سلول های بنیادی ، روش هایی را برای القای سایر انواع سلول های بنیادی به منظور کسب ویژگی های سلول های بنیادی جنینی به وجود آورده است. سلول های بنیادی جنینی توانایی تبدیل شدن به تقریباً هر نوع سلولی را دارند (توان چندگانه).

محققان روش هایی را برای تبدیل سلول های بنیادی بالغ به سلول های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) ایجاد کرده اند. این سلول های بنیادی بالغ از نظر ژنتیکی تغییر یافته، به گونه ای تحریک می شوند که مانند سلول های بنیادی جنینی عمل کنند. دانشمندان به طور مداوم در حال توسعه روش های جدیدی برای تولید سلول های بنیادی بدون تخریب جنین های انسانی هستند. نمونه هایی از این روش ها عبارتند از:

• انتقال هسته سلول سوماتیک (SCNT): محققان با استفاده از این تکنیک با موفقیت سلول های بنیادی جنینی انسانی تولید کرده اند. این فرآیند شامل برداشتن هسته از یک سلول تخمک بارور نشده و جایگزینی آن با هسته سلول دیگری است. در یک مطالعه، هسته سلول های پوست انسان به سلول های تخمک بارور نشده و فاقد هسته (حذف مواد ژنتیکی) پیوند زده شد. این سلول ها به رشد خود ادامه دادند و سلول های بنیادی جنینی تولید کردند. این سلول های بنیادی هیچ گونه اختلال کروموزومی و عملکرد ژن طبیعی نداشتند.
• برنامه ریزی مجدد ژنتیکی: محققان دانشگاه لوند در سوئد تکنیکی برای ایجاد انواع مختلف سلول های عصبی از بافت پوست بالغ ایجاد کرده اند. با فعال کردن ژن های خاص سلول های پوست، سلول های بافت همبند به نام فیبروبلاست ها می توانند به گونه ای برنامه ریزی شوند که به نورون تبدیل شوند. بر خلاف سایر تکنیک های برنامه ریزی مجدد که نیاز دارند سلول های پوست بالغ قبل از تبدیل شدن به سلول های عصبی به سلول های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) تبدیل شوند، این تکنیک اجازه می دهد تا سلول های پوست به طور مستقیم به سلول های عصبی تبدیل شوند.
• روش میکرو RNA: محققان روش کارآمدتری برای ایجاد سلول های بنیادی برنامه ریزی مجدد شده کشف کرده اند. با استفاده از روش میکرو RNA، می توان حدود 10000 سلول بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) از هر 100000 سلول بالغ انسانی تولید کرد. روش فعلی تولید iPSCs تنها کمتر از 20 مورد از این سلول های برنامه ریزی مجدد شده را از هر 100000 سلول بالغ انسانی تولید می کند. روش میکرو RNA می تواند منجر به توسعه یک "انبار" سلولی از iPSCs شود که می تواند در بازسازی بافت مورد استفاده قرار گیرد.

کاربرد سلول های بنیادی در درمان بیماری ها

تحقیقات در زمینه سلول های بنیادی برای توسعه درمان های مبتنی بر سلول های بنیادی ضروری است. این نوع درمان شامل هدایت سلول های بنیادی به سمت تبدیل شدن به انواع خاصی از سلول ها برای ترمیم یا بازسازی بافت است. درمان های سلول های بنیادی می توانند برای درمان افراد مبتلا به بیماری های متعددی از جمله مولتیپل اسکلروزیس (MS)، آسیب های نخاع ، بیماری های سیستم عصبی ، بیماری های قلبی، طاسی ، دیابت و بیماری پارکینسون مورد استفاده قرار گیرند.

سلول درمانی حتی ممکن است ابزاری بالقوه برای کمک به حفظ گونه های در معرض خطر باشد. یک مطالعه در دانشگاه موناش نشان می دهد که محققان راهی برای کمک به پلنگ برفی در معرض خطر انقراض با تولید سلول های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) از سلول های بافت گوش پلنگ های برفی بالغ کشف کرده اند. محققان امیدوارند بتوانند سلول های iPSC را وادار به تشکیل گامت برای تولید مثل آینده این حیوانات از طریق شبیه سازی یا سایر روش ها کنند.