سلولهای بنیادی ،مهندسی بافت
صفحه نخست   ::   آرشیو  ::   تماس با من   
 
كاربرد سلولهاي بنيادي

كاربرد سلولهاي بنيادي

تا بحال انواع مختلف سلولهاي بنيادي و مشخصات مولكولي انها را شناختيم.اكنون به كاربرد سلولهاي بنيادي در بيماريها و نقش سلول درماني در آينده پزشكي ميپردازيم .متاسفانه علي رغم پيشرفت زياد در حوزه سلولهاي بنيادي در دنيا و استفاده از اين سلولها در درمان بسياري از بيماريها در كشور ما  اكثر پزشكان از استفاده از اين سلولها در درمان بيماريها واهمه دارند.در اين مقاله سعي دارم تا دلايل منطقي استفاده از سلولهاي بنيادي را در درمان بيماريها برايتان توضيح دهم.در اين بين ابتدا به استفاده از سلولهاي بنيادي مغز استخوان در درمان بيماريها اشاره ميكنيم و سپس به سلولهاي بنيادي ديگر ميپردازيم.

Integral Therapeutic Potential of Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells

اين سلولهاي بنيادي 30 سال پيش توسط Friedenstein et al كشف شدند . اين دانشمند اين سلولها را به عنوان سلولهاي فيبروبلاست شكلي كه تشكيل كلوني را ميدهند و به كف ديش ميچسبند معرفي كرد.اين دانشمند اشاره كرد كه اين سلولها قدرت تمايز به  osteoblasts, adipocytes ,chondrocytes – هم در آزمايشگاه و هم در داخل بدن را دارا ميباشند. در مقايسه با اين سلولها نوع ديگري از سلولهاي بنيادي كه در مغز استخوان وجود دارد MAPC ميباشد اين سلولها فاقد ماركر CD45 و glycophorin-A (Gly-A)

ميباشند و ميتوانند بيش از 70 بار بدون اينكه پير شوند تقسيم شوند.ماركرهاي مختلفي براي شناسايي سلولهاي استرومال وجود دارد كه قبلا هم ذكر شد اما من اكنون ماركرهاي ديگر براي شناساي اين سلولها را ذكر ميكنم

 SH2 SH3 SH4  اين 3 نوع  انتي بادي با اين سلولها واكنش ميدهند SH2 با (endoglin (CD105 كه يك رسپتور براي  TGF-b ميباشد به نظر ميرسد كه اين رسپتور در تمايز اين سلولها به سمت سلولهاي غضروفي نقش داشته باشد(chondrogenic differentiation )

SH3 SH4 رسپتورهاي ديگري را در سطح سلولهاي بنيادي شناسايي ميكنند اين رسپتور شامل

CD-73 (ecto-59-nucleotidase)  ميباشد.

:STRO-1 اين ماركر در هفته هاي دوم و سوم از كشت سلولهاي استرومال در سطح اين سلولها ظاهر ميشود.و به سرعت مقدار آن كاهش ميابد.كاهش بيان اين آنتيژن حكايت ازتمايز اين سلولها به سمت پيشسازهاي سلولي ميباشد.

  SB-10 antigen  كه در سطح سلولهاي بنيادي وجود دارد. به عنوانCD166    (ALCAM  شناخته ميشود .اين ماركر بعد از تمايز اين سلولها به سمت سلولهاي

Osteogenic   يا استخوانساز ناپديد ميشود.  CD44 كه يك ماركر ديگر ميباشد كه در سطح اين سلولهاي بنيادي وجود دارد يك رسپتور براي

hyaluronic acid/fibronectin  ميباشد. كه در اتصال سلولهاي بنيادي خونساز به اين سلولهاي بنيادي و تمايز و تكثير سلولهاي بنيادي خونساز نقش دارد.ماركرهاي ديگر اين سلول بنيادي شامل:

CD13, CD29 (b-1 integrin), CD58, CD71, CD90 (Thy-1), CD106 (VCAM-1), CD120a, CD124

ميباشند اما اين ماركرها در انها منفي ميباشد:

CD3, CD4, CD11c, CD15, CD16, CD19, CD31 (PECAM), CD33, CD34, CD38, CD56, CD62P, CD104, CD144

hematopoietic lineage markers CD14 and CD۴۵

IN VITRO DIFFERENTIATION OF MESENCHYMAL STEM CELL

علاوه بر تمايز به سمت سلولهاي osteoblastic, adipocytic , chondrocytic

اين سلولها قدرت تمايز به سلولهاي ديگر را در حضور فاكتورهاي مختلف دارند.

مطالعات مختلفي تمايز اين سلولها را به سمت نرون و گليا نشان داده اند.بعد از تمايز اين سلولها انها ماركرهاي زير را كه نشان دهنده تمايز انها به سمت سلولهاي عصبي ميباشد بيان ميكنند:

neuronspecific enolase (NSE), neuronal nuclear antigen (NeuN), neurofilament M (NF-M), tau, glial fibrillary acidic protein (GFAP)

فاكتورهايي كه به محيط كشت اين سلولها اضافه ميشود و باعث تمايز اين سلولها به سمت سلولهاي عصبي ميشود شامل اين مواد ميباشد:

retinoic acid (RA) and epidermal growth factor (EGF) or brain-derived neurotrophic factor (BDNF) , fibroblast growth factor (FGF) and RA , isobutylmethylxanthine (IBMX) and dibutyryl cyclic AMP (dbcAMP), that elevate intracellular cAMP levels butylated hydroxyanisole (BHA) and dimethyl sulfoxide (DMSO )

اين سلولهاي بنيادي و سلولهاي بنيادي MAPC  بعد ازاين  فاكتورهايي كه به محيط كشت انها افزوده ميتوانند به سمت نرونهاي    serotonergic

Dopaminergic و GABAergicتمايز يابند اين فاكتورها شامل فاكتورهاي زير ميباشند:

basic fibroblast growth factor (bFGF), sonic hedgehog (SHH), FGF8, and BDNF.

براي تمايز اين سلولها به سمت cardiomyocyte يا سلولهاي تشكيل دهنده قلب از فاكتورهاي 5-azacytidine and bFGF استفاده ميشود.

Mesenchymal Stem Cells may Circulate in Peripheral Blood

بحث جديدي كه در مورد سلولهاي بنيادي مغز استخوان وجود دارد اين است كه آيا سلولهاي بنيادي استرومال مغز استخوان اين پتانسيل را دارند تا از مغز استخوان جدا شده و در گردش خون حضور يابند و در محلهاي آسيب بافتي باعث ترميم اين بافتها شوند. Fernandez و همكارانش 14 مريض سرطان پستاني راكه روزانه از تركيب دو فاكتور رشد زير:

granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF) يا

granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF)

بعد از شيمي درماني استفاده می كرده اند را مورد ارزيابي قرار دادند.در 11 مريض از 14 مريض سلولهاي پيشسازي كه در گردش خون وجود داشتند يك لايه چسبنده را در كف ديش تشكيل دادند كه شبيه فيبروبلاست بوده اند اين سلولها فاكتورهاي:

collagen (I, III and VI), fibronectin,  

adhesive ligands VCAM-1 (CD106), ICAM-1 (CD54)

SH2 and SH3

بيان میکردند  كه نشان میدادند که اين سلولها سلولهاي مزانشيمال بودند.

Mesenchymal Stem Cells Express Homing Relate Receptor

پديده homing پديده اي ميباشد كه لنفوسيت ها و سلولهاي ايمني در هنگام التهاب به محل ضايعه مهاجرت ميكنند. اين پديده براي سلولهاي بنيادي نيز صدق ميکند يعني سلولهاي بنيادي بالغين كه در گردش خون وجود دارند و سلولهاي بنيادي بالغيني كه به بيمار از طريق iv  تزريق شوند به محل ضايعه مهاجرت ميكنند.حالا به بحث در مورد مكانيزم مولكولي اين پديده ميپردازيم.اين پديده به وجود رسپتورها در سطح سلولهاي بنيادي بستگی دارد.رسپتور مهمي كه  اين پديده جالب نقش ايفا ميكند رسپتور CXCR4 ميباشد.هر سلول بنيادي كه اين رسپتور را داشته باشد ميتواند به محل ضايعه مهاجرت كند.از ميان سلولهاي بنيادي سلولهاي بنيادي خونساز استرومال و سلولهاي بنيادي عصبي پتانسيل انجام اين پديده را دارا ميباشند.مكانيزم عمل اين پديده بدين صورت ميباشد كه در محل ضايعه فاكتورهاي مختلفي ترشح ميشود فاكتور مهمي كه ليكاند اين رسپتور ميباشد فاكتور(SDF-1) 

يا Stromal derived factor-1   ميباشد اين فاكتور در محل ضايعه تشكيل شده و سلولها را به طرف خود ميكشد.اين رسپتور در سلولهاي بنيادي مغز استخوان چه خونساز و استرومال وجو دارد. و يكي از دلايل ترميم ضايعات  توسط اين سلولها در ضايعات سيستم عصبي مركزي و ديگر ضايعات ميباشد.رسپتور ديگر دخيل در اين فرايند CX3CR1 ميباشد و ليگاند ان fractaline ميباشد

رسپتورهاي ديگرCCR2 و CCR5 ميباشند.نكته جالب اينكه ويروس HIV  تنها وارد سلولهايي ميشود كه اين رسپتور را دارند.پس در بيماري ايدز ويروس HIV  باعث تخريب سلولهاي بنيادي بالغين ميشود.

SYSTEMICALLY DELIVERED MESENCHYMAL
STEM CELL MIGRATION

تزريق سيستميك سلولهاي بنيادي به طريقه داخل وريدي و داخل شرياني و داخل صفاقي توسط محققان مختلفي انجام شده است.اين شيوه پيوند سلولهاي بنيادي باعث توريع گسترده اين سلولها در ميان بافتهاي مختلف ميشود.و رسيدن انها را به محل ضايعه امكان پذيرتر ميسازد.بعد از تزريق داخل عروقي اين سلولها ابتدا در ريه و سپس در كبد و طحال ديده ميشوند. ولي بعد از تزريق داخل صفاقي اين سلوها ا بتدا در كليه سپس در طحال كبد و ريه ديده ميشوند.

SITE SPECIFIC DIFFERENTIATION OF MESENCHYMAL STEM CELLS 

Liechty و همكارانش سرنوشت سلولهاي بنيادي ترانسپلنت شده را بعد ار تزريق سيستميك از طريق داخل صفاقي بررسي كردند آنها سلولهاي بنيادي استرومال  را به جنينهاي گوسفند در روزهاي  65 و 85 بارداري  در داخل شكم مادر تزريق كردند. در اين شيوه تزريق سلولهاي بنيادي استرومال به صورت تصادفي در دراخل بدن در بافتهاي مختلف توزيع شدند. و اين سلولها تا 13 ماه در داخل بدن باقي ماندند.تمايز اين سلولها در داخل بدن به سلولهاي مختلف از جمله: chondrocytes, adipocytes, myocytes, cardiomyocytes

گزارش شد.حتي موقعي كه اين سلولها بعد از تشكيل سيستم ايمني  جنين گوسفند به اين حيوان تزريق شد هيچ شواهدي از رد پيوند ديده نشد اين نشان ميدهد كه اين سلولها توسط سيستم ايمني رد نميشوند. در مورد علت رد نشدن پيوند اين سلولها بعدا به طور مفصل بحث خواهم كرد.اين رد نشدن پيوند استفاده از اين سلولها را براي درمان بيماريها توجيه ميكند.نوع ديگري از تراتسپلنت اين سلوها ترانسپلنت اين سلولها به صورت موضعي ميباشد كه توسط محققان مختلفي انجام شده است. Toma و همكارانش به بررسي تمايز سلولهاي ينيادي استرومال مغز استخوان انسان بعد از تزريق انها به درون بطن چپ پرداختند. و تمايز اين سلولها را به سمت سلولهاي تشكيل دهنده عضلات قلبي نشان دادند. Kopenاين سلولها را به درون بطن طرفي مغز انسان تزريق كرد و تمايز اين سلولها را به سمت سلولهاي عصبي نشان داد.يك مطالعه بسيار مهمي كه توسط محققين صورت گرفت تمايز سلولها يبنيادي استرومال به سمت سلولهاي شبكيه چشم ميباشد اين محققين سلولهاي CD90 كه نوع خالص شده سلولهاي بنيادي استرومال مغز استخوان ميباشد را در داخل آزمايشگاه به سلولهاي گيرنده نور شبكيه كه ماركرهاي , rhodopsin, opsin, recoverin  را بيان ميكردند تمايز دادند.

در آزمايش ديگر محققين سلولهاي بنيادي استرومال را با GFP وBrdu  نشاندار كردند و به صورتsubretinally به چشم رت تزريق كردند.بعد از ترانسپلنت اين سلولها به جاي تكثير شروع به تمايز به سمت سلولهاي شبكيه چشم كردند.

THERAPEUTIC BENEFITS OF MESENCHYMAL STEM CELL ADMINISTRATION

 Infarcted Heart

Bittira و همكارانش  نشان دادند بعد از سكته هاي قلبي تزريق داخل وريدي سلولهاي بنيادي استرومال مغز استخوان با عث مهاجرت اين سلولها به محل ضايعه و تمايز اين سلولها به سمت cardiomyocyte و بيان كردن ژن

smooth muscle cell specific markers شد.

Barbash و همكارانش نيز ازمايش مشابهي انجام داده و تمايز اين سلولها به سمت سلولهاي تشكيل دهنده عضلات قلبي و حضور انها در محل ضايعه را اثبات كردند.

نكته مهم اين است كه بعد از تزريق داخل وريدي اين سلولها اين سلولها بيشتر در ريه ديده ميشوند و در داخل ريه به دام ميافتند

Skeletal Muscle

Natsu و همكارانش سلولهاي بنيادي استرومال مغز استخوان را كه از رتهاي ترانسژن شده با    GFP  كشت داده بودند در رتهاييكه به طور تجربي ضايعاتي در عضلات انها ايجاد شده بود ترانسپلنت كردند.سلولهاي بنيادي ترانسپلنت شده باعث بوغ ميوفيبريلها ي آسيب ديده شده بود.و قدرت انقباض عضله به ان برگردانده شده بود.سلولهاي بنيادي ترانسپلنت شده به سلولهاي عضله اسكلتي تمايز پيدا نكردند.و با سلولهاي عضله قلبي فيوز نشده بودند.اما امكان تمايز آنها به سمت پيشسازهاي عضلاني وجود دارد.سلولهاي بنيادي ترانسپلنت شده با مواد التهابي محل آسيب ديده و با سلولهاي  satellite واكنش انجام داده و باعث بهبود محل آسيب ديده ميشوند.

Central Nervous System
Brain Injury

 

مطالعات زيادي انجام شده است تا بهبود عملكرد رتها را بعد از traumatic brain injury (TBI).  افزايش دهند.پرتكلهاي مفيد براي روش ترانسپلنت و مقدار سلولهاي ترانسپلنت شده براي ضايعات مغزي ارايه شده است. مطالعات مختلف دو دوز مختلف سلولي را پيشنهاد كرد.2 ميلون سلول و يك ميليون سلول.سلولهاي بنيادي كه به صورت سيستميك در رتهاي با ضايعات مغزي  ترانسپلنت شده اند در اطراف محل ضايعه متمركز شده و و ماركرهاي سلولهاي عصبي immature neuronal marker Tuj1  و GFAP رابيان كردند.

استفاده از دوز بيشتر سلولها باعث بهبود بيشتر رتها شده بود.مطالعات انجام شده علت بهبودي رتها را ترشح فاكتورهاي  رشد عصبي شاملBDNF,NT3,NGF و فاكتورهاي رشد ديگر شامل HGF  دانسته اند. Mahmood و همكارانش  نيز به بررسي علت بهبودي رتها بعد از ايجاد ضايعه اشاره كردند .انها علت بهبودي اين رتها را كه به صورت داخل وريدي تزريق شده بودند را ترشح فاكتورهاي رشدي مثل nerve growth factor (NGF),  و BDNFو bFGF توسط اين سلولها دانسته اند.

stroke  يا سكته مغزي يك كانديد مهم براي سلول درماني ميباشد. مطالعات مختلفي براي كشف علت بهبودي رتها بعد از سكته هاي مغزي انجام ميشود. مطالعات مختلف علت بهبودي رتها را angiogenesis يا رگزايي توسط اين سلولها دانسته اند.در مدلهاي حيواني ايجاد شده سلولهاي بنيادي كه به صورت داخل وريدي تزريق شده بودند باعث افزايش قطر عروق  افزايش تعداد عروق ريز يا capillaries و تكثير سلولهاي endothelial  شده بودند.همچنين سلولها بنيادي ترانسپلنت شده باعث افزايش سطح فاكتور رشد سازنده عروق در داخل مغز يا vascular endothelial growth factor (VEGF)  و رسپتور اين فاكتور endothelial growth factor receptor (VEGFR2),  شده بودند.

فاكتور هاي شموتاكسي كه در محل ضايعه ترشخ ميشود  مثل (MCP-1),

يا monocyte chemoattractant protein-1   و (MIP-1f),

((macrophage inflammatory protein-1f  و interleukin-8 (IL-8)

 د ر مهاجرت سلولهاي بنيادي از خون به  محل ضايعه نقش دارند.بهبود عملكرد حسي و حركتي 6 هفته بعد از ترانسپلنت مستقيم سلولها  به محل ضايعه گزارش شده است. سلولهاي ترانسپلنت شده ماركرهاي زير را بيان كردند:

astrocytes marker - GFAP, oligodendroglia marker - GalC, and neuronal markers - beta III, NF160, NF200, human NSE, and human NF70

 

 

 

 

 

 

 

 

 


پيام هاي ديگران () | دوشنبه ۱۳۸٥/۸/٢٢ - سلولهای بنیادی |لینک به نوشته