استفاده از سلولهای بنیادی بدوی برای بازسازی عروق خونی در چشم افراد دیابتی

9مارس 2020 - دانشمندان پزشکی دانشگاه جان هاپکینز می گویند که آنها با موفقیت توانسته اند زمان بیولوژیکی سلول های انسانی بالغ را در آزمایشگاه به عقب برگردانند، و آنها را به یک حالت ابتدایی سلول بنیادی تبدیل کنند، و با باز کردن قفل پتانسیل این سلولها برای تبدیل به سلولهای دیگر، از آنها برای جایگزینی و ترمیم آسیب عروق خونی شبکیه که در اثر دیابت ایجاد شده است، با موفقیت استفاده کنند. به گفته ی آنها، یافته های حاصل از این مطالعه ی آزمایشگاهی، روش های پزشکی ترمیمی را که هدف آنها معکوس نمودن دوره ی رتینوپاتی دیابتی و سایر بیماریهای چشمی منجر به کوری است، متحول خواهد نمود.

دکتر Zambidis، دانشیار انکولوژی در مرکز سرطان کیمل در جانز هاپکینز و عضو موسسه ی مهندسی سلولی این دانشگاه می گوید: نتایج این مطالعه، ما را یک قدم به سمت استفاده ی گسترده تر از سلولهای بنیادی در پزشکی احیا کننده نزدیکتر کرد، بدون این که نگران مشکلاتی نظیر عدم تمایز این سلولها به سلولهای هدف و ایجاد سرطان باشیم.

نتایج آزمایشات با استفاده از سلول های انسانی و موش در 5 مارس به صورت آنلاین در Nature Communications، منتشر شد.

برای این مطالعه، دانشمندان آزمایش های خود را با فیبروبلاست - یک سلول بافت همبند - که از فرد مبتلا به دیابت نوع 1 گرفته شده بود، آغاز کردند. آنها فیبروبلاستها را به روش مهندسی سلولی تغییر برنامه دادند تا به عنوان سلولهای "بنیادی" پتانسیل تبدیل به تمام بافتهای بدن از جمله رگ های خونی را بدست آورند.

تیم جانز هاپکینز از جمله پرفسور Tea Soon Park، سلولهای بنیادی فیبروبلاست را مجدداً برنامه ریزی کردند تا به وضعیتی که حتی ابتدایی تر از سلولهای بنیادی پرتوان انسانی است، یعنی حالتی شبیه به سلولهای جنینی که حدود شش روز پس از لقاح ایجاد می شوند، تبدیل شوند. این حالتی است که سلولها در ساده ترین شکل خود هستند و توانایی تبدیل به هر نوع سلول تخصصی را با راندمانی بسیار بالاتر از سلول های بنیادی پرتوان انسانی معمولی دارند.

برای انجام این کار، دانشمندان سلول ها را در مخلوط یا کوکتلی از مواد مغذی و مواد شیمیایی رشد دادند. آنچه باید برای ساختن یک سلول بنیادی ابتدایی در داخل این کوکتل موجود باشد، طی یک دهه ی گذشته مورد بحث و مطالعه بوده است.

تیمZambidis از مخلوطی از دو دارو در این کوکتل استفاده کرد. این دو دارو پیش از این توسط دانشمندان دیگر برای برنامه ریزی مجدد سلولهای بنیادی استفاده شده بود: داروی اول GSK3β inhibitor CHIR99021، که مانع از ذخیره ی کربوهیدرات در سلول ها می شود و داروی دوم MEK inhibitor PD0325901، بود که یک داروی ضد سرطان است و می تواند رشد سلول های سرطانی را متوقف کند. این تیم همچنین به پتانسیل داروی سومی که یک مهار کننده ی PARP است، توجه کردند. این دارو یک داروی ضد سرطان مشهور است که برای معالجه ی انواع سرطان ها از جمله سرطان تخمدان و پستان استفاده می شود.

پرفسور زامبیدیس می گوید: استفاده از این سه دارو با همسبب معکوس شدن ساعت بیولوژیکی سلول ها شد. او این کوکتل را " 3i" نامید که نشان دهنده ی وجود 3 inhibitor یا مهارکننده است. تیمZambidis ، پیش از این برای اولین بار آزمایشاتی را با استفاده از این کوکتل سه دارویی در سال 2016 گزارش کرده بود.

در این مطالعه ی جدید، محققان مشخصات یا پروفایل مولکولی سلولهای بنیادی مجدداً برنامه ریزی شده را - از جمله اندازه گیری پروتئین هایی مانندNANOG ، NR5A2،DPPA3  و E-cadherin که تمایز سلول را هدایت می کنند-، ردیابی کردند. پروفایل این سلولها شبیه به پروفایل سلولهای naive epiblast، یا همان سلولهای بدوی بود که یک جنین تقریباً شش روزه را در انسان تشکیل می دهند.

دانشمندان همچنین دریافتند که سلولهای بنیادی که با استفاده از کوکتل 3i، دوباره برنامه ریزی شده اند، دچار تغییرات غیر طبیعی در عواملی که می توانند DNA هسته ای را تغییر دهند به نام "اپی ژنتیک" نمی شوند. چنین تغییراتی معمولاً در سایر سلولهای بنیادی naive که تاکنون در آزمایشگاه ها ساخته شده اند، مشاهده می شد.

سرانجام، این تیم تحقیقاتی سلولهایی به نام vascular progenitors را که از سلولهای بنیادی naive، ساخته و به چشم موش هایی که به یک فرم از رتینوپاتی دیابتی ناشی از بسته شدن عروق خونی در شبکیه مبتلا بودند، تزریق کردند. آنها دریافتند که سلولهای اجدادی عروقی ساده (naive vascular progenitors) به داخلی ترین لایه ی بافتی شبکیه که چشم را محاصره می کند، مهاجرت می کنند. دانشمندان دریافتند که این سلولها نسبت به سلول های عروقی ساخته شده از رویکرد سلول های بنیادی معمولی، کارایی بالاتری دارند. سلولهای اجدادی عروقی ساده در آنجا ریشه می گیرند و اکثر آنها برای مدت زمان مطالعه که به مدت چهار هفته بود، در شبکیه زنده مانده بودند.

پرفسور زامبیدیس می گوید: جالب توجه این است که به نظر می رسد کوکتل 3i، اپی ژنتیک مرتبط با بیماری را در سلولهای اهدا کننده پاک می کند و آنها را به حالت سالم، بکر، طبیعی و غیر دیابتی سلول های بنیادی بر می گرداند.

برای مقایسه، محققان فیبروبلاست های دیابتی را با روشهای استاندارد به سلول های بنیادی non- naive، تبدیل کردند و سلول های عروقی حاصل از آنها را به چشم موش مدل رتینوپاتی تزریق کردند اما این سلولها موفق به مهاجرت به عمقی ترین لایه ی شبکیه نشدند و یا در طول مطالعه زنده نماندند.

پرفسور زامبیدیس، دکتر پارک و سایر اعضای تیم تحقیق می گویند: به آزمایشات بیشتری برای اصلاح کوکتل 3iو بررسی ظرفیت احیا کنندگی سلولهای بنیادی که در این کوکتل رشد کرده اند، نیاز داریم.

منبع:

Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-14764-5

www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200309093015.htm