چگونه با استفاده از سلول های بنیادی از قطع عضو جلوگیری کنیم

به گزارش خبرنگار «نبض فناوری» ایسکمی بحرانی اندام وضعیتی است که در آن رگ‌های خونی اصلی که به پا‌ها خون می‌رسانند مسدود می‌شوند و با پیشرفت آترواسکلروز در شریان‌های محیطی، جریان خون به تدریج کاهش می‌یابد. این یک نوع شدید بیماری شریان محیطی است که باعث بسته شدن تدریجی عروق در اندام تحتانی می‌شود که منجر به نکروز بافت پا و در نهایت قطع عضو می‌شود. درمان‌های کنونی شامل روش‌های آنژیوپلاستی مانند کاشت استنت و دارو‌های ضد ترومبوز است، اما خطر آسیب عروق خونی و عود لخته‌های خون وجود دارد، به همین دلیل است که علاقه زیادی به توسعه درمانی با استفاده از سلول‌های بنیادی وجود دارد. یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دکتر سانگهئون کیم از مرکز تحقیقات بیومواد در موسسه علم و فناوری کره (KIST) یک درمان سه بعدی با سلول‌های بنیادی را برای درمان ایسکمی حیاتی اندام از طریق یک فناوری پلت فرم خود مونتاژ با استفاده از یک فناوری جدید توسعه داده اند. یافته‌های این مقاله در مجله Bioactive Materials منتشر شده است.

ایسکمی بحرانی اندام (CLI)

با وجود پیشرفت علم پزشکی، هنوز بیماری‌های مختلفی در جهان وجود دارد که درمان مناسبی برای آن‌ها وجود ندارد. افراد مبتلا به اختلالات صعب‌العلاج معمولاً از روش‌های درمانی برای کاهش علائم جسمی و روانی استفاده می‌کنند و در این شرایط، پزشک روش‌های درمانی را فقط برای مدیریت بیماری و نه درمان آن ارائه می‌کند. بنابراین، محققان در تلاش هستند تا روش‌های درمانی جدیدی را توسعه دهند تا نه تنها علائم بیماری‌ها را کنترل کنند، بلکه برای درمان بیماری‌هایی که در حال حاضر درمانی برای آن‌ها وجود ندارد، نیز اقدام کنند. در این میان، ایسکمی بحرانی اندام (CLI) شدیدترین شکل بیماری شریانی محیطی است که به صورت آترواسکلروز ظاهر می‌‍‌شود. گزینه درمان اولیه فعلی برای CLI، تولید عروق مجدد با جراحی است، اما تا ۴۰ ٪ از بیماران مبتلا به CLI در نهایت با قطع عضو پایان می‌یابند. بنابراین، درمان جایگزین برای CLI به فوریت مورد نیاز است و منجر به جستجو برای درمان‌های موثر رگ زایی شده است. آنژیوژنز یک فرآیند پیچیده و در عین حال سازمان یافته است که به آزادسازی متوالی یک سری فاکتور‌های رشد و سیتوکین‌ها در مقاطع زمانی مختلف برای شروع یک آبشار رگ زایی متعادل نیاز دارد. در نتیجه، درمان با سلول‌های بنیادی با استفاده از سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs) به عنوان یک گزینه درمانی امیدوارکننده برای CLI ظاهر شده است، زیرا می‌تواند تعداد زیادی از عوامل پاراکرین را برای سازماندهی فرآیند‌های پیچیده رگ زایی ترشح کند. سلول‌های بنیادی مشتق شده از چربی انسانی (hASCs) محبوبیت زیادی به دست آورده‌اند، زیرا می‌توان آن‌ها را با عملکرد بالا از طریق روش‌های کم تهاجمی، شامل روش‌های جداسازی ساده با زمان دو برابر شدن نسبتاً کوتاه برای گسترش سریع برداشت. این سلول‌ها قادر به ترشح چندین فاکتور رگ زایی در غلظت‌های درمانی است و همین موضوع hASC‌ها را به یک نوع سلول جذاب برای درمان CLI تبدیل می‌کند. علیرغم اثرات درمانی امیدوارکننده سلول‌های بنیادی، همانطور که در مطالعات پیش بالینی و بالینی مشاهده شد، استفاده از سلول‌های بنیادی مزانشیمی در پزشکی بازساختی به دلیل نرخ بقای بسیار پایین سلول‌های پیوند شده و پیوند ضعیف آن‌ها به میزبان محدود شده است. مطالعات قبلی گزارش کرده اند که تا ۹۹ درصد از سلول‌های تزریق شده در چند ساعت اول پس از پیوند در اثر آپوپتوز و نکروز می‌میرند. سازه‌های سه بعدی مانند کروی‌های سلولی و کامپوزیت‌های داربست سلولی، برای افزایش بقای سلول‌های پیوندی و افزایش اثربخشی درمانی با افزایش ترشح عوامل رگ‌زایی، ضد التهابی، تعدیل‌کننده ایمنی و بقا استفاده می‌شوند.

تسهیل پیوند سلول‌های بنیادی

درمان‌های سلول‌های بنیادی قابلیت بازسازی بافت بالایی دارند، اما زمانی که سلول‌های بنیادی به تنهایی پیوند می‌شوند، هیپوکسی در محل آسیب، پاسخ‌های ایمنی و سایر عوامل می‌تواند باعث کاهش زنده‌مانی سلول‌ها و جلوگیری از اثر درمانی مطلوب شود. بنابراین، لازم است ماده‌ای تولید شود که سلول‌های بنیادی را با استفاده از پلیمر‌های زیست تخریب پذیر یا اجزای ماتریکس خارج سلولی به عنوان پشتیبان برای افزایش زنده ماندن سلول‌ها تحویل دهد. با استفاده از میکروژل‌های کلاژن، یک ماده زیست سازگار جدید، محققان توانستند سلول‌های بنیادی را به راحتی به بدن پیوند بزنند و میزان بقای سلولی را در مقایسه با درمان‌های سلول‌های بنیادی سه بعدی ساخته شده از سلول‌ها به تنهایی افزایش دهند.

ساخت هیدروژل‌های کلاژن

این تیم هیدروژل‌های کلاژن را در مقیاس میکرو پردازش کردند تا داربست‌های متخلخل و سه بعدی ایجاد کنند که به راحتی در بدن تزریق می‌شوند و توزیع سلولی یکنواختی دارند. کلاژن، جزئی از ماتریکس خارج سلولی، زیست سازگاری و فعالیت سلولی عالی دارد که می‌تواند با ترویج تعاملات بین ذرات میکروژل و گیرنده‌های کلاژن روی سلول‌های بنیادی، خودآرایی سلولی را القا کند. علاوه بر این، فاصله بین ذرات میکروژل، تخلخل ساختار‌های سه بعدی را افزایش داد و کارایی تحویل و بقای سلول را بهبود بخشید.

نتایج حاصل از پیوند سلول‌های بنیادی

ساختار‌های میکروژل سلولی توسعه یافته توسط محققان، فاکتور‌های رگ زایی بیشتری را بیان کردند و پتانسیل رگ زایی بالاتری نسبت به سازه‌های فقط سلولی نشان دادند. هنگامی که ساختار‌های میکروژل سلولی به بافت عضلانی موش‌های مبتلا به ایسکمی بحرانی اندام تزریق شد، میزان پرفیوژن خون تا حدود ۴۰ درصد افزایش یافت و نسبت نجات اندام نسبت به سازه‌های فقط سلولی ۶۰ درصد افزایش یافت که اثربخشی آن‌ها را در افزایش جریان خون، جلوگیری از نکروز در اندام ایسکمیک و افزایش جریان خون تأیید می‌کند.

جایگزین جدید برای بیماران مبتلا به ایسکمی شدید اندام

انتظار می‌رود درمان با سلول‌های بنیادی جدید جایگزین جدیدی برای بیماران مبتلا به ایسکمی شدید اندام باشد که به دلیل اثر رگ‌زایی عالی، گزینه‌های درمانی محدودی به جز قطع عضو دارند. علاوه بر این، از آنجایی که رگ‌زایی جزء ضروری فرآیند‌های مختلف بازسازی بافت است، می‌توان آن را به سایر بیماری‌ها با مکانیسم‌های مشابه بیماری شریان‌های محیطی گسترش داد. دکتر Sangheon Kim از KIST گفت: «میکروژل کلاژنی که در این مطالعه ایجاد شد، یک ماده زیستی جدید با زیست سازگاری عالی و پتانسیل بالا برای کاربرد‌های بالینی است. ما قصد داریم فناوری‌هایی را برای روش‌های تجویز مورد نیاز در زمینه پزشکی توسعه دهیم و همچنین تحقیقات بعدی را برای روشن کردن مکانیسم واضح اثر درمان و کشف عوامل هدف انجام دهیم.»