8 دقیقه
پیوند سلولهای بنیادی عصبی باعث بازسازی آسیب‌های سکته در موشها میشود
این تصویر یک مقطع کرونال از مغز موش را پس از سکته و پیوند سلولهای بنیادی عصبی نشان می‌دهد. دایره نقطه‌چین ناحیه سکته را مشخص کرده است. زوائد عصبی (نیوریت‌ها) سلولهای انسانی پیوند شده به رنگ قهوه‌ای تیره رنگ‌آمیزی شده‌اند. این نیوریت‌ها به‌صورت موضعی به قشر (CX) نفوذ میکنند و همچنین از طریق جسم پینه‌ای (CC) به نیمکره دیگر مغز امتداد یافته‌اند. اعتبار: دانشگاه زوریخ
پژوهشگران دانشگاه زوریخ (UZH)، در همکاری با تیم‌هایی در ایالات متحده و ژاپن، نشان داده‌اند که سلولهای بنیادی عصبی انسانی میتوانند بافت مغزی آسیبدیده را پس از سکته در موشها بازسازی کنند. سلولهای منتقل‌شده برای چند هفته زنده ماندند، به نورون تمایز یافتند و در مدارهای میزبان ادغام شدند و فرایندهای تعمیر سیستمیک‌تری را تحریک کردند که به بهبود عملکرد حرکتی منجر شد. این نتایج گامی مهم به سمت راهبردهای بالینی برای بازسازی مغز و بازیابی بعد از سکته تلقی میشوند.
زمینه علمی و طراحی تجربی
سکته یکی از علل اصلی ناتوانی در بزرگسالان در سطح جهان است؛ تقریبا یک نفر از هر چهار بزرگسال در طول زندگی خود دچار سکته خواهد شد. سکته ایسکمیک و خونریزی داخل‌مغزی هر دو منجر به مرگ نورونها و دیگر سلولهای مغزی میشوند و اغلب این آسیب‌ها غیرقابل برگشت هستند، که می‌تواند اختلالات طولانی‌مدت در حرکت، گفتار و شناخت ایجاد کند. درمان‌های مرسوم بر محدود کردن آسیب حاد و توان‌بخشی تمرکز دارند؛ در حال حاضر هیچ درمان تثبیت‌شده‌ای که بتواند نورون‌های از دست رفته را جایگزین کند یا بافت مغزی صدمه‌دیده را بهطور کامل بازسازی نماید، وجود ندارد.
برای آزمون اینکه آیا سلولهای بنیادی عصبی میتوانند بافت آسیبدیده مغز را بازسازی کنند، تیم‌های پژوهشی از سلولهای بنیادی عصبی انسانی مشتق‌شده از سلولهای بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) استفاده کردند. iPSCها از سلولهای سوماتیک (بزرگسال) انسانی معمولی به‌دست می‌آیند که به حالت پرتوان بازبرنامه‌ریزی شده‌اند و سپس به سلولهای بنیادی عصبی تمایز می‌یابند؛ این سلولهای بنیادی قادر به شکل‌دهی انواع مختلف سلولهای عصبی هستند و از نظر بالینی امیدوارکننده‌اند.
محققان سکته کانونی دائمی را در موشها القا کردند که ویژگی‌های پاتولوژیک و رفتاری کلیدی سکته انسانی را بازتولید میکند. حیوانات به‌صورت ایمنی‌شناختی اصلاح شدند تا از رد شدن سلولهای انسانی جلوگیری شود و امکان رصد بلندمدت سرنوشت سلولها فراهم آید. یک هفته پس از سکته، تیم سلولهای بنیادی عصبی را به محل ضایعه پیوند زد — زمانی که عمداً برای شبیه‌سازی پنجره‌ای واقع‌گرایانه بالینی انتخاب شد و تا محیط موضعی پایدار شود.
برای سنجش نتایج، گروه از روشهای چند‌وجهی استفاده کرد: هیستوپاتولوژی و ایمنواستینینگ برای ردیابی بقای سلول و تمایز آنها، آزمون‌های مولکولی برای ارزیابی التهاب و یکپارچگی عروقی، و تصویربرداری با رزولوشن بالا برای بررسی ادغام ساختاری. بازیابی رفتاری نیز با استفاده از آنالیز راه‌رفتن خودکار، تقویت‌شده با هوش مصنوعی، برای شناسایی بهبودهای هماهنگی حرکتی و استفاده از اندام‌ها اندازه‌گیری شد؛ این روشها حساسیت بیشتری نسبت به ارزیابی‌های سنتی فراهم میکنند.
سلولهای بنیادی عصبی انسانی در کشت. هسته سلولی به رنگ آبی رنگ‌آمیزی شده، پروتئین فیلامنتی خاص سلولهای بنیادی عصبی Nestin به رنگ سبز نمایش داده شده و فاکتور رونویسی سلول بنیادی عصبی Sox1 به رنگ قرمز مشخص شده است. اعتبار: دانشگاه زوریخ
یافته‌های اصلی: نورون‌زایی و تعمیر سیستمیک
سلولهای بنیادی عصبی انسانی پیوند شده در طول دوره پنج هفته‌ای مشاهده، زنده ماندند و اغلب به نورونها تمایز یافتند. نکته مهم این است که بسیاری از این نورون‌های جدید نیوریت‌هایی را گسترش دادند و اتصالات سیناپسی احتمالی با مدار میزبان تشکیل دادند، که نشان‌دهنده ادغام عملکردی است و نه صرفاً حضور موقتی سلولها. شواهدی از تشکیل زوائد سیناپسی، بیان پروتئین‌های وابسته به سیناپس و تصویربرداری ساختاری، همگی از امکان ارتباط فیزیولوژیک بین سلولهای پیوندی و بافت میزبان حکایت داشتند.
فراتر از نورون‌زایی مستقیم، پژوهشگران چندین اثر ترمیمی جانبی را مشاهده کردند که به تقویت محیط بازسازی کمک کردند:
- زاویه‌زایی و تعمیر عروقی: تشکیل رگهای جدید درون و اطراف ضایعه افزایش یافت؛ این موضوع از بازگشت متابولیکی منطقه حمایت میکند و جریان خون محلی را بازیابی می‌نماید.
- کاهش التهاب: پاسخ‌های التهابی موضعی—که بهطور شناخته‌شده‌ای میتوانند موجب آسیب ثانویه شوند—پس از پیوند کاهش یافت؛ این کاهش التهاب می‌تواند به محافظت از نورون‌های بازمانده کمک کند.
- بهبود یکپارچگی سد خونی-مغزی (BBB): معیارهای عملکرد BBB نشان‌دهنده مهار نفوذ عوامل مضر بود، که محیط میکرو را برای فرایندهای ترمیمی مساعدتر ساخت.
این فرایندها در کنار هم محیطی با قابلیت پذیرش بیشتر برای بازسازی بافت و بازیابی عملکرد ایجاد کردند. آزمون‌های رفتاری تأیید کردند که بخشی از اختلالات حرکتی ناشی از سکته بازگشت‌پذیر است؛ موش‌هایی که گraft سلولی دریافت کردند نسبت به کنترل‌ها در هماهنگی راه‌رفتن و استفاده از اندام‌ها بهبود قابل‌لمسی نشان دادند که با آنالیز هوش مصنوعی نیز تأیید شد. این گونه شواهد عملکردی همراه با دادههای بافتی نشان می‌دهد که تأثیرات فقط ساختاری نبوده و به سطح رفتار حیوان نیز تسری یافته‌اند.
ملاحظات ترجمه به بالین و راهکارهای ایمنی
با توجه به هدف ترجمه به کاربرد بالینی، پژوهشگران سلولها را با استفاده از پروتکل‌های فاقد مواد منشاء حیوانی (xeno-free) تولید کردند؛ این کار در همکاری با مرکز تحقیقات روی iPS و کاربرد آن (CiRA) در دانشگاه کیوتو انجام شد. تولید xeno-free یک الزام مهم مقرراتی و ایمنی برای استفاده انسانی است، زیرا خطر انتقال عوامل مرتبط با منشاء حیوانی را کاهش می‌دهد و ثبات فرایند تولید را بهبود می‌بخشد.
زمان‌بندی به‌عنوان متغیری با اهمیت بالینی مطرح شد: مطالعات نشان دادند که نتایج بهتر زمانی به‌دست می‌آیند که پیوند یک هفته پس از سکته انجام شود تا بلافاصله پس از آن. این پنجره تأخیری ممکن است لجستیک تولید سلول و انتخاب بیمار را در آزمایشهای آینده ساده‌تر کند، زیرا فرصت بیشتری برای آماده‌سازی محصولات سلولی و ارزیابی وضعیت بیمار فراهم میآورد.
ایمنی همچنان چالشی محوری است. محققان در حال توسعه سیستمهای مهندسی‌شده «سوئیچ ایمنی» برای حذف تکثیر غیرقابلکنترل سلولها هستند؛ این مکانیزم‌ها میتوانند بر پایه ژن‌های خودکشی، القای مرگ برنامه‌ریزی‌شده یا حذف سلول توسط عوامل دارویی عمل کنند. افزون بر این، مسیرهای تحویل کم‌تهاجمی‌تر مانند تزریق اندوواسکولار در حال بررسی‌اند که در بسیاری از سناریوهای بالینی عملی‌تر از پیوند مستقیم پارنچیمال خواهد بود. برنامههای بالینی موازی با استفاده از سلولهای مشتق از iPSC در بیماری پارکینسون در ژاپن در جریان هستند و مسیر کسب مجوز و آزمایش انسانی اولیه را فراهم کرده‌اند؛ سکته می‌تواند نشانه بعدی محتمل برای آزمایشات بالینی با طراحی دقیق باشد.
دیدگاه تخصصی
«این نتایج شواهد قانع‌کننده‌ای ارائه میکنند که سلولهای بنیادی عصبی میتوانند بیش از جایگزینی نورون‌های از دست رفته عمل کنند — آنها محیط موضعی را نیز بازآرایی میکنند تا به بازیابی عروقی و ایمنی کمک نمایند.» دکتر لارا هرناندز، متخصص بازتوانی عصبی و دانشمند ترجمه‌ای—که در این متن به‌عنوان یک دیدگاه خیالی ذکر شده—می‌گوید: «انتقال این رویکرد به بیماران نیازمند اقدامات ایمنی دقیق، تولید قابلمقیاس تحت شرایط دارویی-درجه (GMP)، و روشهای تحویل مشخص و قابل اجرا است. اما چشم‌انداز بازگرداندن عملکرد پس از سکته اکنون نزدیک‌تر از پنج سال پیش به نظر می‌رسد.»
نتیجه‌گیری
مطالعات به رهبری UZH نشان می‌دهد که سلولهای بنیادی عصبی انسانی مشتق‌شده از iPSC میتوانند زنده بمانند، تمایز یابند و بهطور معناداری در بازیابی ساختاری و عملکردی پس از سکته تجربی در موشها مشارکت کنند. ترکیب نورون‌زایی با تعمیر عروقی و تعدیل ایمنی موجب شد پیوند سلولی به بهبودهای قابل‌سنجی در عملکرد حرکتی منجر شود. کارهای در جریان برای توسعه سوئیچ‌های ایمنی، تولید xeno-free و روشهای تحویل کم‌تهاجمی‌تر تعیین‌کننده خواهند بود تا مشخص شود این یافته‌ها با چه سرعتی میتوانند وارد آزمایشهای بالینی شوند. در صورت ترجمه موفق، درمان با سلولهای بنیادی عصبی ممکن است گزینه‌ای تحول‌آفرین برای بازگرداندن عملکرد مغزی پس از سکته فراهم آورد.
منبع: scitechdaily
ارسال نظر