پیشرفت درمانهای سلولی با تقویت بازده ی تولید سلول های بتا برای درمان دیابت

8 مه، 2019- گروهی ازمحققان از فن آوری توالی یابی تک سلول، برای شناسایی پروتئینی که منحصرا در سلول های بتای مشتق شده از سلول های بنیادی بیان می شود، در آزمایشگاه استفاده کردند. با هدف گیری این پروتئین و اضافه کردن یک روش غنی سازی فیزیکی به این پروتکل، خلوص سلول های بتا از 30 به 80 درصد بهبود یافت. کنترل بهتر بر فرآیند تولید سلول های بتا به محققان اجازه می دهد تا درمانهای سلولی را برای بیماران مبتلا به دیابت نوع 1 بهبود بخشند.

گروهی از محققان به رهبری دانشمندان دانشگاه هاروارد، روند آزمایشگاهی تبدیل سلول های بنیادی به سلول های بتای تولید کننده انسولین را با استفاده از روش های جداسازی بیولوژیکی و فیزیکی برای غنی سازی نسبت سلولهای بتا در مخلوط سلولهای تولید شده از سلولهای بنیادی، بهبود دادند. یافته های آنها که در مجله ی Nature منتشر شده است ممکن است بمنظور بهبود پیوند سلول های بتا به بیماران مبتلا به دیابت نوع 1 مورد استفاده قرار گیرد.

در سال 2014، محققان آزمایشگاه دکتر Douglas Melton برای اولین بار نشان دادند که سلول های بنیادی می توانند به سلول های بتای کاربردی تبدیل شوند، تا بیماران بتوانند از انسولین ساخته شده در بدن خود استفاده کنند. در آن فرایند اولیه، سلول های بتا 30 درصد از مخلوط نهایی سلولهای تولید شده را تشکیل می دادند.

آدریان ورس، دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه Melton و نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: برای بهبود بهره وری30 درصدی، ما باید مشخصات 70 درصد دیگر از سلولهای موجود را درک می کردیم. تا همین اواخر، ما نمیتوانستیم یک نمونه ی سلولی را تهیه کرده و تشخیص دهیم که چه انواعی از سلولها در آن نمونه وجود دارند. اما هم اکنون با انقلابی که در توالی یابی تک سلول(single-cell sequencing) رخ داده است، ما می توانیم لیست کاملی از سلولهای موجود در یک نمونه را بدست آوریم.

غنی سازی دو مرحله ای

پرفسور Melton استاد سلول های بنیادی و بیولوژی رژنریتیو در دانشگاه Xander است و یکی از مدیران موسسه سلول های بنیادی هاروارد گفت: ما از توالی تک سلولی و زیست شناسی مولکولی برای توصیف انواع سلول هایی که می توانستیم از سلول های بنیادی تولید کنیم، استفاده نمودیم. برای انجام دستکاری باید اول بدانید که با چه چیزی کار می کنید.

تمام سلول ها شامل یک مجموعه ی مشابه از ژن ها هستند، اما تنوع سلولی بر اساس این که کدامیک از ژن ها فعال یا بیان شوند، حاصل می شود. محققان از توالی تک سلولی برای شناسایی کاتالوگ کاملی از ژن های بیان شده در دهها هزار سلول منفرد استفاده کردند. سپس سلول ها را براساس الگوهای بیان آنها گروه بندی نمودند.

همانطور که انتظار می رفت، برخی از سلول های تولید شده از سلولهای بنیادی، الگوهای مشابه ای در بیان ژن ها را با سلول های تولید کننده ی هورمون ها در لوزالمعده ی انسان، نشان می دهند: سلول های آلفای تولید کننده گلوکاگون و سلول های بتای تولید کننده انسولین. اما به طور غیر منتظره، محققان همچنین نوع جدیدی از سلولها را شناسایی کردند که انتقال دهنده ی عصبی سروتونین را تولید می کردند.

محققان همچنین نوعی پروتئین را یافتند که تنها در سلول های بتا بیان می شد. به این معنی که آنها می توانند از این پروتئین به عنوان یک قلاب بیولوژیکی برای تشخیص سلول های بتا از میان مخلوطی از سلولها استفاده کنند.

دانشمندان مرکز Semma Therapeutics روش دوم را برای غنی سازی سلول های بتا توسعه دادند: آنها به طور فیزیکی تمام سلول ها را در مخلوط جدا کرده و سپس به آنها اجازه دادند که به سمت هم برگشته و بصورت خوشه در کنار هم جمع شوند.

این خوشه بندی تعداد سلولهای بتا را افزایش داد. این کار بر اساس این فرضیه است که سلول های تولید کننده ی هورمون بیشتر به یکدیگر متصل می شوند تا سلول هایی که هورمون تولید نمی کنند.

محققان با کمک این دو روش، خلوص سلول های بتا را در نمونه ای از سلول های مشتق شده از سلولهای بنیادی، از 30 به 80 درصد افزایش دادند.

دکتر Felicia Pagliuca، معاون پژوهشی تحقیقات زیست شناسی سلولی و توسعه در مرکزSemma Therapeutics، گفت: بدست آوردن یک مخلوط خالص تر از سلولهای بتای مشتق شده از سلولهای بنیادی، به این معنی است که ما می توانیم با یک دستگاه کوچکتر و کمتر تهاجمی همان مقدار سلول بتای عملکردی را به بدن بیماران پیوند کنیم.

بهینه سازی مخلوط

توانایی کنترل درصد سلولهای بتا در مخلوط، نتیجه ی کلیدی در این مطالعه بود. در حال حاضر محققان بر یافتن ترکیب بهینه ی این مخلوط سلولی تمرکز نموده اند.

آدریان ورس گفت: سوال بزرگ برای ما در حال حاضر این است که آیا خلوص 80 درصدی سلول های بتا چیزی است که ما می خواهیم؟ ​​شاید ما نیاز به تعداد بیشتری از انواع سلول های دیگر برای کمک به تنظیم سلول های بتا، داشته باشیم تا آنها بتوانند به درستی کار کنند. ما هم اکنون، در حال بررسی نحوه ارتباط سلول ها با یکدیگر هستیم.

منبع:

Nature, 2019 DOI: 10.1038/s41586-019-1168-5

www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190508134506.htm