راهی جدید برای بازتولید سریعتر سلولهای خون!
مجله علمی ایلیاد - بیمارانی که از سرطانهای خون مانند لوکمیا که طی آن مغز استخوان گلبولهای سفید اضافی تولید میکند و سرطان غدد لنفاوی رنج میبرند را معمولاً با پرتودهی به مغز استخوان برای از بین بردن سلولهای مریض، درمان میکنند. پس از درمان، بیماران تا زمانی که سلولهای خونی جدید رشد کنند در معرض عفونت و خستگی بیش از حد هستند. اکنون محققین دانشگاه MIT راهی جدید برای کمک به بازتولید سریعتر سلولهای خونی اختراع کردهاند. روش آنها شامل تحریک نوعی خاص از سلولهای بنیادی، برای تولید فاکتورهای رشد خاص است که کمک میکند تا سلولهای HPSC به سلولهای خونی بالغ تبدیل شوند.
محققین با استفاده از روشی به نام «بتونهکاری مکانیکی»، سلولهای بنیادی مزانشیمی «MSCs» را بر روی سطحی که خصوصیات مکانیکی مشابه مغز استخوان دارد، رشد دادند. این کار باعث میشود سلولها فاکتورهای خاصی تولید کنند که سلولهای بنیادی خونساز به سلولهای خونی قرمز، سفید و همچنین پلاکتها و دیگر سلولهای خونی تبدیل شوند.
«کریستین ونولایت» پروفسور علم مواد و همچنین پروفسور مهندسی زیستی، میگوید: «سلولهای MSC سر میرسند و شرایط را بهبود میبخشند و باعث میشوند سلولهای پیشرو شروع به تکثیر کرده و تبدیل به سلولهای خونی شوند که برای زنده ماندن به آنها نیاز است.»
در مطالعهای که بر روی موشها انجام شده است، محققین نشان دادهاند که سلولهای MSC که به صورت خاص رشد داده شدهاند، میتوانند به حیوانات کمک کنند که بسیار سریعتر خود را در پی پرتوگیری مغز استخوان، بازیابی کنند. مقالهی حاضر در مجلهی Stem Cell Research and Therapy چاپ شده است و ونولایت نویسندهی اصلی آن است.
کارخانهی داروهای سلولی
سلولهای MSC درون بدن انسان تولید میشوند و میتوانند به بافتهای مختلفی شامل استخوان، غضروف، ماهیچه و چربی تبدیل شوند. آنها همچنین میتوانند پروتئینهایی ترشح کنند که به تبدیل دیگر انواع سلولهای بنیادی به سلولهای بالغ کمک میکنند. ونولایت میگوید: «سلولهای MSC مانند کارخانهی دارو عمل میکنند. آنها میتوانند تبدیل به سلولهای بافتها شوند، ولی همچنین میتوانند مقدار زیادی فاکتور خونی مختلف را ترشح کنند، به نحوی که محیط را تغییر داده و سلولهای بنیادی خونساز میتوانند در آن محیط عملیات خود را انجام دهند.»
وقتی یک بیمار مبتلا به سرطان، پیوند سلولهای بنیادی میشود، معمولاً فقط سلولهای HPSC را دریافت میکند که میتوانند تبدیل به سلولهای خونی شوند. گروه ونولایت در گذشته نشان دادهاند که اگر به موش سلولهای MSC نیز داده شود، روند بازیابی آنها سریعتر میشود. به هر حال، فقط ۲۰ درصد از یک مجموعه سلولهای MSC فاکتورهای مورد نیاز برای تحریک رشد سلولهای خونی و بازیابی مغز استخوان را تولید میکنند. ونولایت میگوید: «رها کردن سلولهای MSC در یک محیط مطلوب، باعث میشود فاکتورهای مختلفی را تولید کنند.»
در یک مطالعه که در گذشته توسط ونولایت انجام شده است، وی نشان داده که میتواند با استفاده از یک دستگاه میکروسیالی خاص، ۲۰ درصد MSC که باعث رشد سلولهای خونی میشوند را شناسایی کند. به هر حال وی و همکارانش میخواهند راهی پیدا کنند که طی آن همهی سلولهای MSC فاکتورهای لازم را تولید کرده و محرک رشد سلولهای خونی باشند. برای این کار آنها باید ابتدا کشف میکردند که کدام فاکتورها از همه مهمتر هستند. آنها نشان دادند که بسیاری از فاکتورها در تقسیم سلولهای خونی، مشارکت دارند؛ ولی ترشح پروتئینی بهنام «اوستئوپونتین» بیشترین ارتباط را با نرخ زنده ماندن موشهای درمان شده با MSC دارد.
پس از آن، محققین ایدهی بتونهکاری مکانیکی سلولها را مطرح کردند که طی آن سلولها میتوانند فاکتورهای لازم را به مقدار بیشتری تولید کنند. در دههی گذشته، ونولایت و دیگر محققین نشان دادهاند که تغییر خصوصیات مکانیکی سطوحی که سلولهای بنیادی روی آن رشد میکنند، میتواند در تبدیل آنها به انواع سلولهای بالغ موثر باشد. در این مطالعه برای اولین بار وی نشان داد که خصوصیات مکانیکی همچنین میتواند بر روی فاکتورهای ترشح شده توسط سلولهای بنیادی قبل از تبدیل به سلولهای یک بافت خاص نیز تاثیر داشته باشد.
معمولاً سلولهای بنیادی از بدن جدا شده و بر روی صفحات صاف شیشهای و یا پلاستیک فشرده رشد داده میشوند. گروه دانشگاه MIT تصمیم گرفت رشد این سلولها را بر روی یک پلیمر بهنام «PDMS» امتحان کند و خصوصیات مکانیکی آنرا تغییر دهد و بررسی کند که آیا این کار بر رشد سلولها تاثیر میگذارد یا خیر؟ آنها موادی طراحی کردند که سختی و ویسکوزیتهی آنها متغیر بود. این دو مشخصه نشان دهندهی سرعت کش آمدن مادهی تحت تنش است. محققین دریافتند سلولهای MSC که بر روی مواد با خصوصیات مکانیکی مشابه مغز استخوان رشد یافتهاند، تعداد فاکتورهای لازم بیشتری برای تبدیل HPSPC به سلولهای خونی بالغ تولید میکنند.
محققین در مرحلهی بعد، سلولهای MSC که بهطور خاص رشد داده شده بودند را به موشهایی که مغز استخوان آنها پرتو دیده بود، پیوند زدند. نتایج نشان داد که سلولهای خونی در این موشها، بسیار سریعتر از حالت عادی که در آن سلولهای MSC بر روی سطوح شیشهای رشد داده شده بودند، بازیابی شدند. لیو میگوید: «موشهای مورد مطالعه، مدلی از پرتودرمانی هستند که معمولاً برای کشتن سلولهای سرطانی در کلینیکها مورد استفاده قرار میگیرد. روش ما در رشد سلولهای MSC توانسته به بازتولید سریعتر سلولهای مغز استخوان در موشها کمک کند و ما امیدوار هستیم بتواند در انسانها نیز همین نتیجه را داشته باشد.»
آزمایشگاه ونولایت در حال مطالعهی حیوانات بیشتری است و امیدوار است، بتواند درمانی ترکیبی از MSC و HPSC پیدا کند که در انسان نیز کارایی داشته باشد.
نوشته: آن ترافتون
ترجمه: امید محمدی – مجله علمی ایلیاد