سلولهای بنیادی و دیابت

از سالها قبل محققین بدنبال یافتن راهی برای جایگزین کردن سلولهای بتای تخریب شده در پانکراس (سلولهای تولید کنندۀ انسولین) بوسیلۀ سیستم ایمنی بدن فرد مبتلا به دیابت، با سلول های سالم، بوده اند. در حال حاضر بنظر می رسد در آینده  نزدیک روشهای جدیدی برای درمان دیابت ابداع خواهد شد.

دیابت سالانه سبب مرگ تعداد زیادی از انسانها می گردد. در سالهای اخیر، مرگ و میر بر اثر دیابت حتی از مرگ و میر به علت سرطان پستان و ایدز نیز بیشتر است.دیابت هفتمین عامل مرگ در آمریکا است و تنها در آمریکا تقریباً ٢٠٠هزار نفر را سالانه به کام مرگ می کشاند.بر اساس تخمین انجمن دیابت آمریکا ١۶ میلیون نفر یعنی ٩/٥٪  از جمعیت امریکا به دیابت مبتلا هستند.

سالانه تقریباً ١٣٠٠نفر مبتلا به دیابت نوع Іتحت پیوند پانکراس قرار می گیرند و بعد از یکسال بطور متوسط ٨٣٪ از این بیماران بدون هیچ علامتی مبنی بر ابتلأ به دیابت و نیاز به انسولین  به زندگی خود ادامه می دهند. اگر چه پیوند پانکراس امکان پذیر است اما برای جلوگیری از رد پیوند ، بیمار باید در تمام مدت زندگی خود، داروهای بسیار قوی تضعیف کننده سیستم ایمنی مصرف کند و این موضوع باعث مستعد شدن بیمار برای ابتلأ به سایر بیماریها می گردد. در خیلی از بیمارستانها پیوند پانکراس تنها در صورتی انجام می شود که بیمار نیاز به پیوند کلیه نیز داشته باشد و این بدلیل آنست که خطر ابتلاء به عفونتها بعلت مصرف داروهای سرکوبگر سیستم ایمنی، موضوع مهمتری نسبت به درمان دیابت است.

در سالهای اخیر، پزشکان با تزریق سلولهای پانکراس به بیماران (سلولهای تولید کنندۀ انسولین و سایر هورمونها) تلاش کردند راهی برای بازسازی این سلولها بیابند. اگر چه مصرف داروهای استروئیدی سرکوبگر سیستم ایمنی برای جلوگیری از رد پیوند سلولی، باعث افزایش تقاضای متابولیکی انسولین و نهایتاً سبب خستگی سلولها برای تولید انسولین می شود.

 اثر حذفی استروئیدها بروی سلولهای پیوند شده بیشتر از سایر ارگانهای پیوندی است بر اساس مطالعات انجام شده تنها ٨٪ از پیوندهای سلولهای پانکراس در یک سال گذشته موفقیت آمیز بوده است.

آخرین تحقیق در زمینۀ پیوند سلولهای پانکراس ( جزایر لانگرهانس) توسطJames Shapiro  و همکارانش در ادمونتن کانادا صورت گرفت. در این روش از مقادیر بیشتری سلول (از جزایر لانگرهانس در پانکراس ) استفاده شد و از داروهای دیگری برای سرکوب کردن سیستم ایمنی استفاده گردید. در این تحقیق هر هفت بیمار دریافت کنندۀ سلولهای پانکراس بعد از گذشت یک سال از جراحی، بدون نیاز به انسولین به زندگی خود ادامه می دهند. موفقیت این روش در ده مرکز علمی دنیا در حال تحقیق و بررسی است.

در صورت تائید نتایج روش محققین کانادایی باز هم نمی توان به استفاده از این روش به عنوان درمان دیابت خشنود بود، زیرا دریافت بافت دهنده یعنی سلولهای لانگرهانس پانکراس از جسد صورت می گیرد و در این روش حداقل به دو جسد برای دریافت سلولهای پانکراس نیاز است همین موضوع از امکان انجام این روش می کاهد. از طرف دیگر سلولهایی که برای پیوند استفاده می شوند باید تازه باشند ( تا ٨ ساعت بعد ازمرگ) و با سلولهای فرد گیرنده تطابق ایمونولوژیکی داشته باشند از سوی دیگر ذخیرۀ بافت دهندۀ امکان پذیر نیست و انجام تمام تطابقات بطور همزمان کار بسیار سختی است در نتیجه صف انتظار برای این عمل بسیار طولانی خواهد بود، بخصوص چنانچه این روش تایید شود، متقاضیان آن بسیار زیاد خواهند شد.

 اما نگرانی عمدۀ این روش مستعد شدن افراد پیوند شده برای ابتلأ به سایر بیماریها است زیرا بیماران باید در تمام طول عمر خود از داروهای سرکوبگر سیستم ایمنی استفاده کنند.

پانکراس

قبل از بررسی درمانهای سلولی دیابت بهتر است در مورد پانکراس مطالبی را بدانیم .

پانکراس در پستانداران شامل سه نوع سلول است:

سلولهای مجرایی یا ductal

سلولهای آسینار  Acinarیا Exocrine

 سلولهای اندوکرین Endocrine

سلولهای اندوکرین تولید کنندۀ هورمونهای گلوکاگون، سوماتواستاتین و پلی پتیید پانکریاتیک(pp) و انسولین هستند. این هورمونها به جریان خون وارد شده و در تنظیم مقدار قند خون دخالت دارند.

سلولهای آسینار قسمتی از سیستم اگزوکرین محسوب می شوند و آنزیم های گوارشی را تولید می کنند. سلولهای داکتال که در مجاری پانکراس قرار دارند، سلولهای آسینار را به اندام های گوارشی متصل می کنند.

در انسان پانکراس از رشد بخشی از رودۀ باریک بنام دوازدهه ایجاد شده است. بنظر می رسد سلولهای سیستم اگزوکرین (آسینار) و سیستم اندوکرین (جزایر سلولی لانگرهانس) در حین تکامل از سلولهای مجرایی منشاء گرفته اند. درمراحل تکامل جنینی سلولهای اندوکرین از سلولهای مجرایی پانکراس جدا شده و با هم مجموعۀ سلولی را بنام جزایر لانگرهانس تشکیل می دهند.

در انسان ٤ نوع سلول در جزایر لانگرهانس دیده می شود.

1.      سلولهای بتا که تولید کنندۀ انسولین هستند.

2.      سلولهای آلفا که تولید کنندۀ گلوکاگون می باشند.

3.      سلولهای دلتا که تولید کنندۀ سوماتواستاتین می باشند.

4.      سلولهای ppکه تولید کنندۀ پلی پتپید پانکراتیک می باشند.

هورمونهایی که از هر نوع سلول جزیره ترشح می شود، آزاد شدن هورمونهای دیگر را از سایر سلولهای جزیره کنترل می کند.

در پانکراس انسان ۶٥ تا ٩٠٪ سلولهای جزیره لانگرهانس را سلولهای بتا (B) ،١٥ تا ٢٠٪  دیگر سلول های آلفا و ٣ تا ١٠٪ را سلولهای دلتا تشکیل می دهند و تنها یک در صد سلولهای جزیره PPهستند. سلولهای آسینار از لوبهای کوچکی که به     مجراهایی متصل هستند، تشکیل شده است ( شکل ١ ).

 بدین ترتیب ، پانکراس ترکیبی از غدد آسینار شاخه-شاخه و لوب-لوب است که سیستم اگزوکرین را میسازد.جزایرلانگرهانس که در وسط غدد آسینار قرار گرفته اند، بخش اندوکرین پانکراس را تشکیل می دهند.

در هنگام تکامل جنینی ، سلولهای جدید اندوکرینی از سلولهای اجدادی خود در مجرای پانکراس منشأ می گیرند. خیلی از محققین معتقدند که بعضی از انواع سلولهای بنیادی جزایر لانگرهانس بصورت مخلوط با سلولهای مجرای پانکراس هستند که هنگام تکامل جنینی سبب ایجاد سلولهای بخش اندوکرین می شوند .

تشخیص انواع سلولها از یکدیگر توسط ژنهایی که بنام مارکرهای سلولی شناخته می شوند، امکان پذیر است برای مثال سلولهای مجاری از طریق ساختار شان و بوسیلۀ ژنی که CK-9(سیتوکراتین – ٩) نام دارد و یک پروتئین ساختمانی را تولید می کند، از سلولهای سیستم اندوکرین قابل شناسایی هستند. از سوی دیگر وجود ژنی بنام 1- PDXکه پروتئین آغاز گر نسخه برداری از ژن انسولین را می سازد، مشخصۀ سلولهای بتای جزایر لانگرهانس است.

منشاء سلولهای جدید لانگرهانس در فرد بالغ هنوزکاملاً مشخص نیست. برخی از محققین معتقدند سلولهای بنیادی بالغ نیز در پانکراس وجود دارد. گروهی دیگر معتقدند که این سلولهای شبه بنیادی را می توان در مجرای پانکراس پیدا کرد و حتی می توان آنها را در میان سلولهای جزایر لانگرهانس نیز پیدا نمود . سایر محققین معتقدند سلولهای مجرای پانکراس منشاء تولید سلولهای پیش ساز سلولهای جزایر لانگرهانس هستند، درحالیکه سایرین معتقدند سلولهای جدید لانگرهانس از سلولهای بنیادی موجود در خون بوجود می آیند.

محققین راههای گوناگونی برای جدا سازی و کشت سلولهای بنیادی و سلولهای پیش ساز جزایر لانگرهانس از بافت پانکراس جنینی و بالغ ابداع کرده اند. علاوه بر این، مطالعات امید بخشی در مورد تولید سلولهای تولید کنندۀ انسولین از طریق کشت سلولهای بنیادی جنینی انجام شده است.

ابداع روش درمان سلولی برای دیابت

ابداع روشی که قابلیت درمان بیماران دیابتی را داشته باشد یکی از آرزوهای محققین است سلولهای بنیادی از نظر تئوری باید قادر به همانند سازی خود در محیط کشت و تولید سلولهایی دقیقاً مشابه خود باشند. این سلولها باید بتوانند خودشان را مجدداً بازسازی کنند. سلولهای بنیادی باید توانایی تمایز به سلولهای دلخواه در بافت زنده را داشته باشند. هنوز مشخص نیست برای درمان دیابت، آیا این سلولها فقط باید به سلولهای بتا ( تولید کنندۀ انسولین ) تبدیل شوند یا باید به همۀ انواع سلولهای جزایر تبدیل شوند.

در تحقیقی که بوسیلۀ Berrnat soriaو همکارانش صورت گرفت، مشخص گردید که  اگر فقط سلولهای بتا جدا شده و کشت داده شوند، کمتر به تغییرات غلظت گلوکز جواب می دهند، تا زمانیکه بصورت خوشه هایی در کنار سایر انواع سلولهای جزایر لانگرهانس کشت داده می شوند. در حالت دوم مجموعۀ سلول های جزایر لانگرهانس بهتر به تغییرات غلظت گلوکز پاسخ می دهند. خوشه های سلولی جزایر لانگرهانس معمولاً به غلظت های بالاتر ازمقدار طبیعی قندخون از دو طریق پاسخ می دهند: مرحلۀ اول ترشح سریع مقدار زیادی انسولین و مرحلۀ دوم  ترشح آهسته تری از مقدار کمتری از انسولین . به این ترتیب سلولهای بتا بهتر می توانند پاسخ خود را، به افزایش غلظت قندخون ، تنظیم و کنترل کنند. افزایش بسیار زیاد قندخون شاید نیاز به ترشح سریعتر انسولین داشته باشد. زمانیکه غلظت قندخون در حد متوسط است سلولهای بتا با تنظیم سرعت ترشح انسولین می توانند شرایط را کنترل کرده و مقدار قند خون را به حد طبیعی برسانند.

استفاده از بافت های جنینی بعنوان منشا ء سلولهای لانگرهانس

گروهی از محققین استفاده از بافت های جنینی را به عنوان منشأ سلولهای پیش ساز جزایر لانگرهانس پیشنهاد می کنند برای مثال محققین مقدار انسولین سلولهای پیوند شده از چندین منشاء سلولهای بنیادی را از جمله بافت تازۀ جنینی پانکراس انسان ، سلولهای خالص شده جزایر لانگرهانس انسان و کشت بافتی سلولهای جزایر لانگرهانس ، با یکدیگر مقایسه نمودند. آنها دریافتند که در مراحل ابتدایی پیوند مقدار انسولین  تولید شده در نمونه هایی که منشأ آنها بافت تازۀ پانکراس جنینی و سلولهای لانگرهانس خالص بود، بیشتر است .اما با گذشت زمان غلظت انسولین در تمام بافت های پیوندی کاهش می یابد و به مقدار موجود در بافت پیوندی سلولهای لانگرهانس خالص شده، می رسد.

زمانیکه سلولهای کشت داده شده پیوند زده می شوند محتوی انسولین آنها در طی سه ماه افزایش می یابد . محققین نتیجه می گیرند که سلولهای پیش سازی که درون سلولهای کشت شدۀ جزایر لانگرهانس وجود دارند، قادر به تکثیر ( همانند سازی) و تمایز (تخصصی شدن) به بافت کار آمد لانگرهانس هستند. اما سلولهای لانگرهانسی که خالص شده اند (یعنی تمایز سلولی اشان را طی کرده اند) قادر به همانند سازی و تکثیر در بافت پیوندی نمی باشند . محققین به این موضوع مهم دست یافتند که گسترش کشت از سلولهای پیش ساز جنینی جزایر لانگرهانس کار بسیار دشواری است.

استفاده از بافت بالغ به عنوان منبعی برای سلولهای جزایر لانگرهانس

گروهی از محققین از سلولهای جزایر لانگرهانس تهیه شده ا زجسد انسان بالغ، به عنوان ماده اصلی پیوند استفاده می کنند. اگر چه سلولهای تمایز یافتۀ بتا بسختی تکثیر و کشت می یابند، اما برخی محققین با استفاده از مهندسی ژنتیک موفق به انجام این کار شده اند. برای مثال Fred Levineو همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا با افزودن ژن ویژه ای به سلولهای لانگرهانس جدا شده از جسد انسان، توانستند قابلیت تکثیر را در این سلولها تحریک کنند. اما به علت انتقال این خط سلولی به محیط کشت و تثبیت آنها در محیط کشت، سلولها قادر به تولید انسولین نبودند. کارهای مهندسی بیشتری بروی این خط سلولی برای بیان ژن سلولهای بتا (1– PDX) در حال انجام است تا شاید بتوان بیان ژن تولید انسولین را تحریک نمود. اینگونه سلول ها قادر به تکثیر در محیط کشت هستند و همچنین محققین می توانند تمایز سلولی را در آنها القا کنند و آنها را به سلولها ی ترشح کنندۀ انسولین تبدیل نمایند . هنگامیکه اینگونه سلولها را به موشی که سیستم ایمنی اش تضعیف شده بود، پیوند زدند، در پاسخ به افزایش گلوکز ، انسولین تولید کردند. محققین در حال بررسی این سلولها برای درمان قطعی دیابت در موشهایی که به عنوان مدل های آزمایشگاهی دیابت هستند، می باشند.

محققین معتقدند این موش ها قادر به تولید انسولین به اندازۀ سلولهای طبیعی تولید کنندۀ انسولین نیستند اما این  موضوع به دلیل تعداد سلولهایی است که به موش پیوند زده شده است. مشکل اصلی در این پروژه، حفظ تعادل بسیار دقیق بین رشد و تمایز این سلولها می باشد. سلولهایی که تکثیر می یابند به اندازۀ کافی انسولین تولید نمی کنند و آنهایی که انسولین تولید می کنند بخوبی تکثیر نمی شوند .

 بنابراین مشکل اصلی این روش یافتن تکنولوژیی است که به وسیله آن بتوان تعداد زیادی سلولها با قابلیت تولید مقدار طبیعی انسولین تولید و پرورش داد.

منابع دیگر سلولهای پیش ساز جزایر لانگرهانس، سلولهای مجرای پانکراس هستند.برخی از محققین بر این باورند که سلولهای بنیادی مولتی پوتنت (Multipotentسلولهایی هستند که قادر به تبدیل و تکامل به بیش از یک لایه زاینده یا یک نوع سلول هستند) در میان سلولهای بالغ و تمایز یافته مجرای پانکراس موجودند، در حالیکه سایر محققین معتقدند که سلولهای مجرای پانکراس خود می توانند متمایز شده و یا بطور معکوس به سلولهای غیر بالغ تبدیل شوند که در مراحل بعد به سلولهای تولید کنندۀ انسولین (سلولهای بتا جزایر لانگرهانس ) تمایز یابند.

دکتر سوزان بونر-ویر و همکارانش در سال گذشته گزارش کردند که سلولهای مجرای پانکراس را  از بافت پانکراس انسان بالغ گرفته و در محیط کشت تکثیر کردند، سلولها به خوشه های سلولی شامل هر دو نوع سلول های مجرایی و اندوکرینی متمایز شدند. بعد از گذشت ٣ تا ٤ هفته از کشت،  سلولها در پاسخ به غلظت های کم گلوکز، شروع به ترشح مقادیر کمی انسولین نمودند. هر چه غلظت گلوکز بالاتر می رفت ، مقدار ترشح انسولین بیشتر می شد. محققین با استفاده از آنالیزهای ایمونو شیمیایی و ساختمانهای فرامولکولی توانستند انواع سلولهای اندوکرینی جزایر لانگرهانس را در این خوشه های سلولی در محیط کشت بیابند.

دکتر سوزان بونر-ویر و همکارانش نتوانستند در کشت سلولهای مجرای پانکراس هیچ نوع سلولی را که رشد نامحدود داشته باشد، بیابند. اگر چه سلولها می توانستند، تکثیر شوند.

 بر اساس کار این محققین می توان بطور تئوری، با بیوپسی، قسمتی از سلولهای مجرای پانکراس فرد بیمار را خارج کرد و در محیط کشت رشد و تکثیر داد و سپس به بدن بیمار برگرداند. این مورد برای بیماران مبتلا به دیابت نوع Іکه سلولهای بتای کار آمدی ندارند اما هنوز سلولهای مجرای پانکراس آنها دست نخورده و سالم است، امکان پذیر می باشد.

اگر چه تخریب خود ایمنی همچنان خطری است که سلولهای پیوند شده را تهدید می کند.

 در بیماران مبتلا به دیابت نوع ٢ استفاده از سلولهای مجرای پانکراس خود بیمار می تواند مفید باشد و نیازی به مصرف داروهای تضعیف کنندۀ سیستم ایمنی در این روش وجود ندارد . اگر چه محققین معتقدند که اگر یک جزء ژنتیکی خاص مسئول مرگ سلولهای بتا باشد در اینصورت سلولهای بتایی که از سلولهای مجرای پانکراس خود فرد ساخته شده اند نیز در معرض حملۀ سیستم ایمنی بیمار خواهند بود.

سوال دیگر محققین اینست که آیا واقعاً سلولهای مجرای پانکراس قابلیت برگشت پذیری به شکل نابالغ و تمایز مجدد به سلولهای جزایر لانگرهانس را دارند یا اینکه مجموعه ای از سلولها شبیه به سلولهای بنیادی یا پیش ساز جزایر لانگرهانس در بین سلولهای مجرای پانکراس وجود دارد که همراه با سلولهای مجرا در محیط کشت رشد می کنند و به سلولهای جزایر لانگرهانس تبدیل می شوند.

چنانچه سلولهای مجرای پانکراس را از بین ببریم اما پیش سازهای سلولهای جزایر را تکثیر کنیم، ممکن است سلولهای پیش ساز جزایر بر سلولهای مجرا در محیط کشت فائق آمده و مشخص کنند که آیا سلولهای مجرای پانکراس به سلولهای بنیادی تبدیل می شوند( تمایز معکوس می شود) یا نه. اما بر اساس مطالعات دکترسوزان بونر- ویر هر دو نوع سلول یعنی سلولهای پیش سا زجزایر و سلولهای مجرای پانکراس که تمایز شان معکوس می گردد در مجرای پانکراس وجود دارند.

گروهی از محققین دانشگاه فلوریدا بخش بیوتکنولوژی، سلولهای مجراس پانکراس را از انسان و موش در محیط آزمایشگاه کشت دادند. آنها بعد از یکسال بررسی گزارش کردند که سلولهای اپی تلیال مجرای پانکراس گرفته شده از موش بالغ در محیط کشت به ساختمانهایی مشابه خوشه های سلولی جزایر تبدیل می شوند که شباهت زیادی به یافته های گروه دکتر بونر- ویر داشتند.

با استفاده از یک میزبان برای مارکرهای سلولی جزایر لانگرهانس محققین توانستند سلولهایی را که انسولین ، گلوکاگون ، سوماتواستاتین و پلی پیتید پانکرانس ترشح می کنند، مشخص و شناسایی کنند.

زمانیکه سلولها در محیط کشت بدین ترتیب تهیه شده  و به موش دیابتی پیوند زده شد، دیابت در بدن موش ناپدید گردید.

دکتر جول هاینر نیز برای یافتن سلولهای بنیادی شبیه به سلولهای جزایر از بافت پانکراس انسان بالغ استفاده نمود. او و همکارانش موفق به کشف تعدادی سلول شبه بنیادی در میان سلولهای بالغ جزایر لانگرهانس و مجرای پانکراس شدند. این نوع سلولها مارکرهای خاص سلولهای مجرایی (CK-9) را بیان نمی کردند بنابراین شباهتی به سلولهای مجرایی نداشتند. در عوض این سلولها مارکری بنام نستین ( Nestin) را بیان می کردند که این نوع مارکر سلولی در سلولهایی که به سلولهای خنثی تمایز می یابند، یافت می شود.

در سلولهایی که دارای مارکر سلولی نستین هستند مارکرهای تیپیک سلولهای بالغ تولید نمی شود. اگر با افزودن فاکتورهای رشد سلولی می توانند به انواع سلولهای دیگر نظیر جگر، مغز؛ سلولهای اگزوکرین و اندوکرین پانکراس تمایز یابند. شناسایی  انواع سلولهای متمایز شده از سلولهای حاوی نستین بعد از اضافه شدن فاکتور رشد بر اساس نوع مارکرهای هر سلول و بقاء آنها به مدت هشت ماه در محیط کشت صورت می گیرد.

سلول های بنیادی جنینی

کشف روش های جدا سازی و رشد سلولهای بنیادی جنینی از انسان در سال ١٩٩٨ امیدهای تازه برای درمان دیابت نوع Iو احتمالاً دیابت نوع ٢ در پزشکان، محققین و بیماران دیابتی و خانواده هایشان ایجاد کرد.

 بطور تئوریک ، دانشمندان قادر به جداسازی سلولهای بنیادی جنینی، کشت آنها در محیط آزمایشگاهی و تبدیل آنها به سلولهای پانکراس تولید کنندۀ انسولین هستند.

تئوری می گوید با یک منبع آماده از سلولهای بنیادی کشت شده می توان  سلولهای بنیادی جنینی را به هر فردی که نیازمند آنست، پیوند زده  و سلولهای مورد نیاز را در بدن آن فرد تولید کرد.

همچنین می توان سلولها را با مهندسی ژنتیک دست کاری کرد تا از رد پیوند توسط سیستم ایمنی بیمار جلوگیری شود. قبل از عمل پیوند، سلولها را با موادی که سیتم ایمنی نسبت به آنها پاسخی نشان نمی دهند اینکپسوله میکنند بنابراین سیستم ایمنی آنها را رد نخواهد کرد و بیمار نیازی به مصرف داروهای تضعیف کنندۀ سیستم ایمنی ندارد . همچنین شواهد نشان می دهد که سلولهای متمایز شده از سلولهای بنیادی جنینی کمتر باعث رد پیوند توسط سیستم ایمنی می شوند.

اگر چه برای تولید یک منبع سلولی و ذخیره سلولهای تازه و قابل دسترس ا زسلولهای تولید کنندۀ انسولین برای پیوند سلولی برای انسان راه طولانی در پیش است، اما دانشمندان قدم های بزرگی در این راه پیموده اند.

در حالیکه گروهی بدنبال تحقیق بروی سلولهای بنیادی جنینی هستند، گروهی دیگر کار خود را بروی سلولهای پیش ساز تولید کنندۀ انسولین در بالغین و بافت های جنینی متمرکز کرده اند.

از کشف سلولهای بینادی جنینی ٣ سال می گذرد و در این مدت چندین گروه تحقیقاتی بروی امکان پذیر بودن استفاده از این روش برای درمان دیابت به تحقیق و بررسی پرداخته اند.

تحقیقات اخیر امکان پذیر بودن تبدیل سلولهای بنیادی جنینی به سلولهای تمایزیافتۀ بتا( تولید کنندۀ انسولین) را تأیید می کند. تحقیقات جدید استرانژی استفاده از سلولهای جنینی انسان را نیز تایید می کنند.

سال گذشته گروهی از محقیقن اسپانیایی با استفاده از سلولهای بنیادی جنینی موش و روش های مهندسی ژنتیک توانستند سلولهای مذکور را به سلولهای تولید کنندۀ انسولین تبدیل کنند.

دکتر برنات سوریا و همکارانش در این پروژه قسمتی از مولکول DNAرا که حاوی ژن تولید انسولین بود به سلولهای جنینی گرفته شده از موش پیوند زدند. ژن انسولین به ژن دیگری که برای موش مقاومت به یک آنتی بیوتیک خاص ایجاد می کرد پیوست . با رشد این سلولها در حضور آنتی بیوتیک مزبور تنها سلولهایی که دارای پروموتور فعال انسولین بودند قادر به ادامۀ حیات شدند. این سلولها شناسایی شده و در شرایط مختلفی تکثیر گردیدند سلولهایی که در حضور غلظت کم گلوکز کشت و تمایز یافته بودند قادر به پاسخگویی به تغییرات غلظت گلوکز با افزایش ترشح انسولین به میزان ٧  برابر بودند. سپس محققین این سلولها را به طحال موشی که مصنوعاً دیابتی شده، پیوند زدند و مشاهده کردند که تمام علائم دیابت در موش مذکور از بین رفت .

دکتر مانفرد رودیگر و همکارانش در آلمان از روش سوریا و همکارانش برای تولید سلولهای تولید کنندۀ انسولین در انسان که از سلولهای بنیادی جنینی مشتق شده بودند، استفاده کردند. با استفاده از این روش سلولهایی که انسولین تولید نمی کردند کاملاً کشته شدند و تنها سلولهای تولید کنندۀ انسولین باقی ماندند. در این روش باید دانشمندان از عدم وجود سلولهای تمایز نیافته مطمئن می شدند، زیرا در صورت وجود سلولهای غیر تمایز یافته، احتمال ایجاد تومور وجود دارد.

اگر چه برخی از محققین بر این باورند که باید بروش های مهندسی ژنتیک سیستمی را ایجاد کنیم که تمام اجزاء عملکردی سلولهای جزایر پانکراس به آن قابل انتقال باشد.

اخیراً گروه دیگری از محققین (RoMckayو همکارانش) مجموعه ای از آزمایشات را برای القاء تمایز در سلولهای جنینی موش و تبدیل آنها به ساختارهای ترشح کنندۀ انسولین مشابه با سلولهای جزایر لانگرهانش طراحی کردند. مک کی و همکارانش ا زسلولهای بنیادی جنینی آغاز کردند و اجازه دادند تا آنها به جسم جنینی (مجموعه ای از سلولها که شامل هر سه لایۀ زایندۀ جنینی می باشد ) تبدیل شوند. سپس از میان جسم جنینی سلولهایی را که دارای مارکر خنثی بودند یعنی نستین انتخاب کردند و با استفادۀ از تکنیک کشت ٥ مرحله ای توانستند سلولهای مذکور را به خوشه هایی شبیه به جزایر لانگرهانس واقعی تبدیل کنند.

این سلولها در برابر تغییرات طبیعی غلظت گلوکز با ترشح انسولین که البته از مقدار انسولین ترشح شده توسط سلولهای طبیعی جزایر لانگرهانس کمتر بود، پاسخ دادند.زمانیکه این سلولها به موش دیابتی تزریق شدند، در بدن موش سالم باقی ماندند.اگرچه نتوانستند دیابت را در موش مذکور از بین ببرند( شکل ٢ ).

توضیحات شکل 2 - سلولهای بنیادی جنینی از قسمت داخلی بلاستوسیت موش گرفته می شود ودر شرایط ویژه ای کشت می شود. پس از تکثیر و تمایز، سلولهایی با مارکرسلولهای جزایر لانگرهانس برای تمایز بیشتر و تخصصی شدن انتخاب میگردند .زمانیکه این سلولها در محیط کشت رشد کردند، بطور خود بخود به خوشه هایی سه بعدی که شباهت زیادی به جزایر لانگرهانس طبیعی دارند، تبدیل شدند. این سلولها قادر به تولید و ترشح انسولین هستند همانطور که در نمودار مشخصشده است این سلولهای شبه لانگرهانسی قادرند در برابر تغییرات غلظت گلوکز درمحیط کشت، انسولین بیشتری تولید و ترشح کنند. زمانیکه این سلولها به درونشانۀ موش دیابتی پیوند زده شدند، عروق خونی اطراف آنها تشکیل شد و انسولین در آنها سنتز گردید. تمام خصوصیات فیزیکی جزایر لانگرهانس پانکراس طبیعی را می توان در آنها مشاهده کرد تصویر از (Teresr winslowوCaitlinDusk wall)

بر طبق یافته های مک کی این سیستم بی همتا که از سلولهای جنینی یک جزیرۀ پانکراس کار آمد تولید می کند حاوی تمام سلولهای اصلی جزایر لانگرهانس می باشد.

این مجموعۀ سلولی که ساختاری شبیه به جزایر لانگرهانس واقعی دارد حاوی لایۀ دیگری است که شامل نرونها است و کاملاً مشابه سلولهای واقعی گرفته شده از پانکراس است .

چندین گروه تحقیقاتی مشغول بکار بردن روش مک کی برای استفاده از سلولهای بنیادی جنینی انسان و تمایز آنها به سلولهای تولید کنندۀ انسولین ( سلولهای بتا) در جزایر لانگرهانس می باشند.

تحقیقات اخیر شواهد بیشتری برای موفقیت تولید سلولهای بتا از بافت های جنینی انسان در اختیار قرار داده است.

سال گذشته گروهی از محققین موفق به دستکاری ژنتیکی سلولهای بنیادی جنینی انسان برای بیان ژنPDX-1(ژن کنترل کنندۀ نسخه برداری انسولین) در محیط کشت شدند.

در این تحقیق ، سلولهای بنیادی جنینی انسان را کشت داده و اجازه دادند تا بطور خود بخود به جسم جنینی  (انبوهی از سلولهای بنیادی جنینی که از انواع مختلف سلولها از هر سه نوع لایه زاینده تشکیل شده است ) تبدیل شوند.

اجسام جنینی سپس با فاکتورهای رشد مختلف از جمله فاکتور رشد عصب تیمار شدند. محققین دریافتند که اجسام جنینی که با فاکتور رشد عصبی تیمار شده اند و آنهایی که با فاکتور رشد تیمار نشده اند هر دو ژنPDX-1را بیان می کنند.

سلولهای بنیادی جنینی قبل از تشکیل تودۀ جسم جنینی قادر به بیان ژنPDX-1نبودند زیرا بیان ژنPDX-1همراه با تشکیل سلولهای بتای جزایر است .

بر اساس این نتایج محققین پیشنهاد می کنند که سلولهای بتا جزایر یکی از انواع  سلولهایی هستند که بطور خود بخودی در اجسام جنینی تمایز می یابند. محققین در حال حاضر فکر می کنند که فاکتور رشد عصبی شاید یکی از علامتهای کلیدی برای تمایز سلولهای بتا باشد و می تواند به عنوان روشی برای تمایز مستقیم سلولها در آزمایشگاه مورد بهره برداری قرار گیرد. کامل کنندۀ این تکنیک آزمایشاتی بود که در دانشگاه ویسکانسین بروی سلولهای جنینی انسان به عنوان منبع سلولی انجام شد. این یافته ها نشان داد که سلولهای بنیادی جنینی انسان می تواند تمایز یافته و ژن انسولین را بیان کند.

تحققیات اخیر بروی اجسام جنینی نشان داد که سلولهای بنیادی جنینی که بطور خود بخود به اجسام جنینی تبدیل شده اند حاوی در صد بالایی ا زسلولهایی هستند  که ژن تولید انسولین را بیان می کنند . بر اساس اتصال آنتی بادیها به پروتئین انسولین دکتر الدور و همکارانش تخمین زدند که  ١ تا ٣ در صد از سلولهای اجسام جنینی سلولهای بتای تولید کنندۀ انسولین هستند . محققین همچنین دریافتند که سلولهای موجود در اجسام جنینی ژنglut-2  و گلوکوکیناز تخصصی سلولهای جزایر لانگرهانس را که برای عملکرد سلولهای بتا و ترشح انسولین بسیار مهم هستند ، بیان می کنند.

اگر چه محققین موفق به اندازه گیری پاسخ وابسته به زمان به گلوکز نشدند، اما آنها دریافتند که سلولهای کشت شده در حضور گلوکز به درون محیط کشت انسولین ترشح می کنند.محققین نتیجه گیری کردند که اجسام جنینی حاوی زیر گروهی از سلولهایی است که بنظر می رسد می توانند مانند سلولهای بتا عمل کنند . چنانچه بتوان شرایط کشت سلولی را اصلاح کرد قادر به ابداع روشی برای القا تمایز این سلولها به سلولهای بتا خواهند بود .

از مجموعۀ نتایج تحقیقات انجام شده می توان نتیجه گیری کرد که روش استفاده از سلولهای بنیادی جنینی انسان برای تولید و تمایز سلولهای بنیادی به جزایر تولید کنندۀ انسولین بطور عملی بزودی امکان پذیر خواهد گردید .

جهت گیری علوم در زمینۀ سلولهای بنیادی در آینده برای درمان دیابت

برای درمان دیابت نوعIکه بعلت اثر تخریبی سیستم ایمنی علیه سلولهای پانکراس بدن رخ می دهد، محققین باید بتوانند بر این نقص خود ایمنی فائق آیند تا سلولهای پیوند شده و جایگزین شده مجددا تخریب نشوند. محققین معتقدند که ابتدا استفاده از درمانهای تضعیف کنندۀ سیستم ایمنی همانطور که در روش ادمونتون گفته شد می تواند مفید باشد . از طرفی شاید بتوان با دستکاریهای ژنتیکی بیشتر سلولهایی ساخت که بتوانند از حملۀ سیستم ایمنی فرار کنند یا کمتر توسط سیستم ایمنی شناسایی شوند.

گروه دیگری از محققین معتقدند باید سلولهای پیش ساز یا سلولهای مشتق شده از سلولهای بنیادی را در داخل مواد محافظی وارد بدن کرد، بطوریکه این مواد به انسولین که مولکول کوچکی است اجازۀ عبور آزادانه را بدهد در حالیکه از ورود سلولهای سیستم ایمنی و واکنش با سلولهای جدید ممانعت کند .

چنین سلولهایی که داخل کپسولهایی از مواد محافظت می شوند، می توانند انسولین را به داخل جریان خون ترشح کنند اما از دسترس سیستم ایمنی دور باشند . اما قبل از استفاده از هر نوع سلول پیش ساز جزایر انسانی بعنوان روش درمانی ، باید یک منبع قابل تجدید از سلولهای بنیادی انسان تولیدگردد اگر چه بسیاری از سلولهای پیش ساز از بافت های بالغ قابل استخراج هستند اما تعداد کمی ا ز آنها برای چندین مرحله و نسل متوالی قابل کشت هستند . سلولهای بنیادی جنینی تنها خط سلولی تکثیر پذیر و خالی از هر گونه آلاینده ای است که کاملا تجدید پذیر می باشد .

با این حال بیشتر محققین بر این موضوع توافق دارند که برای استفاده از هر روش پیوندی ابتدا باید منبع قابل استفاده ای برای سلولهای جزایر انسانی پیدا شود .

منبع :                stemcells.nih.gov/info/scireport/chapter.asp