به گزارش بنیان، محققان ایرانی دانشگاه آزاد مرودشت با همکاری دانشگاه علوم پزشکی خمین تأثیر وزیکول‌های خارج سلولی مشتق شده از سلول‌های مزانشیمی بافت بندناف انسان (hUCMSCs-EV) را بر روی موش‌های آزمایشگاهی مبتلا به آنسفالومیلیت خودایمن (مدل حیوانی بیماری ام اس) بررسی کرده و نشان دادند که تزریق داخل وریدی این وزیکول‌ها می‌تواند آنسفالومیلیت خودایمن- القا شده را از طریق کاهش سایتوکاین‌های پیش‌التهابی و افزایش سایتوکاین‌های ضد التهابی و همچنین کاهش نفوذ لکوسیت‌ها در مدل حیوانی دارای MS کاهش دهد.

بیماری ام اس
مولتیپل اسکلروزیس یا ام اس (MS)، بیماری مزمن خود ایمن و تخریب کنندۀ غشای میلین سیستم اعصاب مرکزی (CNS) است. در محلی که میلین آسیب دیده یا از بین رفته ضایعاتی به نام پلاک یا اسکلروزیس دیده می‌شود که باعث کاهش سرعت انتقال امواج عصبی می‌شود. این بیماری به واسطۀ سلول‌های T (T-cell‌) ایجاد می‌گردد، هرچند سایر سلول‌های ایمنی مانند سلول‌های B، ماکروفاژها و میکروگلیاها نیز در پاتوژنز این بیماری نقش دارند. آنسفالومیلیت خودایمن (EAE)، مدل تجربی بیماری التهابی سیستم اعصاب مرکزی یا MS است. استراتژی‌های مختلفی برای درمان ام اس پیشنهاد شده است. بسیاری از این راهکارها از طریق عوامل تنظیم کنندۀ سیستم ایمنی است که پاسخ‌های التهابی را در CNS کاهش می‌دهند. اغلب روش‌ها و رویکردهای جدید برای درمان ام اس در حال حاضر تحت آزمایشات بالینی و مدل‌های حیوانی قرار دارند از جمله روش‌های بر پایۀ سلول‌های بنیادی.

سلول‌های بنیادی مزانشیمی بافت بندناف؛ منبعی نویدبخش در درمان ام اس
از بین سلول‌های بنیادی، سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs) در مدل‌های حیوانی و همچنین بیماران ام اس مورد توجه قرار گرفته و نتایج امیدوارکننده‌ای مشاهده گردیده است. ترشح طیف وسیعی از سایتوکاین‌ها، پتانسیل مهاجرت ذاتی سلول‌ها به مناطق آسیب دیده، داشتن سلول‌هایی با قدرت تکثیر و تمایز بیشتر، ویژگی‌های ایمنی بهبود یافته بدون القا کنندگی تومور سبب شده بافت بندناف نسبت به سایر منابع سلول‌های بنیادی مزانشیمی گزینۀ مناسب‌تری جهت استفاده در تحقیقات و همچنین کاربردهای بالینی به منظور سلول‌درمانی باشد.

وزیکول‌های خارج سلولی مشتق از سلول‌های بنیادی مزانشیمی؛ راهکاری نوین و جایگزین برای سلول‌درمانی
در سلول‌درمانی، همواره نگرانی‌هایی از بابت بدخیمی‌ها یا رد ایمنی وجود دارد. در بسیاری از مطالعات نشان داده شده است که سلول‌های بنیادی مزانشیمی اثرات درمانی خود را به صورت پاراکرین، به ویژه توسط وزیکول‎‌های خارج سلولی (EVs) اعمال می‌کنند. EVs، وزیکول‌های احاطه شده با غشا هستند که عموماً به عنوان اگزوزوم، میکرووزیکول و اجسام آپوپتوتیک شناخته می‌شوند که محدودۀ سایزی بین 1000-30 نانومتر دارند. مطالعات پیش‌بالینی نشان داده‌اند که وزیکول‌های خارج سلولی مشتق از سلول‌های MSC دارای اثرات درمانی قابل مقایسه و حتی بهتر نسبت به سلول‌های MSC هستند. همچنین بسیاری از محدودیت‌ها و نگرانی‌های مربوط به سلول‌درمانی را ندارند، مانند احتمال آلودگی سلولی با سلول‌های انکوژنی و تقسیم سلولی خارج از کنترل. از طرفی، احتمال رد سلول‌های MSCs توسط سیستم ایمنی میزبان، در مورد EVs وجود ندارد. hUCMSCs-EV می‌توانند با استفاده از مایعات خارج سلولی به مکان‌های دورتر راه پیداکرده و پاسخ‌های ایمنی و یا بازسازی بافت را با مکانیسم‌های متفاوتی تسهیل نمایند؛ به عنوان مثال این وزیکول‌ها می‌توانند با گیرنده‌های خاصی در سطح غشا سلول هدف ارتباط برقرار کنند و یا به‌ صورت مستقیم با غشا سلول هدف ادغام شوند و عوامل بیولوژیک درون خود را به داخل سیتوزول سلول هدف آزاد سازند.

مطالعات پیشین در زمینۀ بررسی اثر وزیکول‌های خارج سلولی در درمان بیماری ام اس
اثر وزیکول‌های خارج سلولی مشتق شده از سلول‌های مزانشیمی بر روی بیماری‌های التهابی در بسیاری از مدل‌های حیوانی مختلف نشان داده شده است؛ از جمله در بیماری‌های کبدی، بیماری خودایمن تجربی مشیمیه چشم، بیماری‌های کلیوی و اختلالات عصبی. از آنجا که MSCs-EV دارای اثرات تعدیل کننده سیستم ایمنی می‌باشند و از طرفی، MS یک بیماری التهابی است که در آن سلول‌های ایمنی با آسیب رساندن به اولیگودندروسیت‌ها باعث تخریب میلین می‌شوند، به نظر می‌رسد که MSCs-EV می‌توانند عوامل درمانی امیدوارکننده‌ای برای ‌MS باشند.

تأثیر MSCs-EV بر روی مدل‌های حیوانی MS در تعداد کمی از مطالعات بررسی شده است. در یک مطالعه، Farinazzo و همکاران نشان دادند که تزریق داخل وریدی نانووزیکول‌های مشتق شده از سلول‌های بنیادی چربی (NV-ASC)، نمی‌تواند EAE ایجاد شده در موش‌ها را بهبود بخشد؛ اگرچه تزریق قبل از شروع بیماری باعث کاهش قابل ملاحظه التهاب نخاع، دمیلینه شدن و شدت EAE می‌گردد. در مطالعه‌ای دیگر، Garcia و همکاران، باز هم اثر تزریق داخل وریدی MSC-EVs مشتق شده از بافت چربی انسان را بر روی مدل عود کنندۀ MS به نام بیماری دمیلینه شدن ناشی از ویروس انسفالومیلیت در مدل موش تیلر (TMEV) بررسی کردند. نتایج مطالعات آنها نشان داد که تزریق داخل وریدی MSC-EVs باعث کاهش آتروفی مغز، کاهش ترشحات التهابی در نخاع، بهبود نقایص حرکتی و افزایش تکثیر سلولی در ناحیۀ زیر بطنی موش‌های آلوده به TMEV می‌شود. همچنین در بررسی دیگری، اثر تزریق داخل وریدی اگزوزوم سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSC-Exo) تحریک شده با اینترفرون گاما (IFN-γ) توسط گروه Riazifar و همکارانش مورد مطالعه قرار گرفت. آنها نشان دادند که MSC-Exo باعث کاهش دمیلینه شدن و همچنین کاهش میانگین نمره بالینی موش‌های دارای EAE شد و تعداد سلول‌های T تنظیمی (Treg cells) در نخاع را بهبود بخشید و همچنین التهاب عصبی را در موش‌های مدل EAE کاهش داد.

در مطالعه‌ای که اخیراً انجام گردیده، Jafarinia و همکارانش اثرات درمانی تزریق داخل وریدی MSC-EVs بافت چربی انسان را بررسی کرده و نشان دادند که حداکثر میانگین نمرۀ بالینی (MMCS) و تکثیر اسپلنوسیت‌های القا شده با میلین الیگودندروسیت گلیکوپروتئین (MOG) در موشهای تحت درمان با MSC-EV به طور معناداری کمتر از موش‌های کنترل بود؛ علاوه بر این، نمرۀ التهاب و درصد مناطق دمیلینه شده در گروه‌های تحت درمان با MSC-EVs در مقایسه با گروه‌های کنترل (شاهد) تیمار نشده، به طور معناداری کاهش داشت.

تلاش محققان ایرانی در زمینه کاربرد وزیکول‌های خارج سلولی در درمان بیماری ام اس نتیجه‌بخش بود
بر اساس مطالعات اشاره شده در فوق، محققان دانشگاه مرودشت و علوم پزشکی خمین اثر EVs مشتق شده از بافت بندناف انسان (hUCSC-EVs) را روی نمرۀ بالینی و سایتوکاین‌های التهابی/ ضد التهابی بر روی موش‌های مدل EAE مورد بررسی قرار دادند. آنها پس از القای EAE در موش‌ها، hUCMSCs-EV را به صورت داخل وریدی به موش‌ها تزریق کردند. سپس نمرۀ بالینی و وزن بدن همۀ موش‌ها را به صورت روزانه ثبت کردند. در روز سی‌ام، موش‌ها کشته شدند و سلول‌های اسپلنوسیت آنها برای سنجش میزان سایتوکاین‌ها با روش الایزا جداسازی شد. بیان سایتوکاین‌های پیش/ ضد‌التهابی با روش real-time PCR، نفوذ لکوسیت‌ها با رنگ‌آمیزی هماتوکسیلین و ائوزین (H&E)، درصد پروتئین GFAP و سلول‌های مثبت برای پروتئین اصلی میلین (MBP) با روش ایمنوهیستوشیمی در نخاع ارزیابی گردید. نتایج بررسی محققان نشان داد که موش‌های تیمار شده با hUCSC-EV، حداکثر میانگین نمرۀ بالینی (MMCS) کمتر، سایتوکاین‌های پیش التهابی و نمره التهابی کمتری در مقایسه با موش‌های کنترل داشتند. بعلاوه آنها نشان دادند که تزریق hUCSC-EV به طور معناداری وزن بدن موش‌ها را بهبود بخشید و باعث افزایش سایتوکاین‌های ضد‌التهابی و فراوانی سلول‌های Treg در نخاع شد.

بررسی‌ها همچنین اثبات کرد که تفاوت معناداری در درصد سلول‌های مثبت GFAP و MBP موجود در نخاع گروه‌های مورد آزمایش وجود نداشت. در نهایت، محققان پیشنهاد می‌کنند که تزریق داخل وریدی hUCSC-EV، می‌تواند با کاهش سایتوکاین‌های پیش التهابی مانندIL-17a ، TNF-α و IFN-γ و افزایش سیتوکاین‌های ضد التهابی مانند IL-4 و IL-10، و همچنین با کاهش نفوذ لکوسیت باعث کاهش EAE القا شده گردد. محققان در این بررسی معتقدند که EVهای hUC-MSC دارای اثرات درمانی مشابهی با EVهای سایر منابع مزانشیمی ازجمله MSC‌های بافت چربی یا مغز استخوان هستند.

این مطالعه در ژوئن 2021 در مجله Scientific reports به چاپ رسیده است.

پانوشت
1. دمیلینه شدن: به هر بیماری‌ در دستگاه عصبی گفته می‌شود که در آن غلاف میلین سلول‌های عصبی آسیب ببیند.
2. نمره بالینی: نقص‌های نورولوژیکی در مدل حیوانی با استفاده از سیستم استاندارد نمره‌دهی EAE و با مقیاس شدت بیماری از 0 تا 5 تعیین می‌گردند: نمرۀ 0 : بدون بیماری؛ 1: از دست دادن تعادل یا کنترل دم ؛ 2: ضعف اندام حرکتی خلفی‌؛ 3: فلج اندام حرکتی خلفی‌؛ 4: فلج اندام حرکتی خلفی‌ و فلج /ضعف اندام حرکتی جلویی؛ و 5: رو به مرگ/ مرگ.
3.Treg cells: گروه نسبتاً جدیدی از سلول‌های T هستند که در تنظیم سایر سلول‌های اجرایی سیستم ایمنی مؤثر هستند.
4. اسپلنوسیت‌ها می‌توانند هریک از انواع مختلف گلبول‌های سفید خون باشند تا زمانیکه در طحال قرار داشته باشند یا از بافت‌های طحال تخلیص شوند. همچنین شامل انواع مختلفی از جمعیت‌های سلولی مانند لنفوسیت‌های B و C، سلول‌های دندریتیک و ماکروفاژها هستند که عملکردهای ایمنی متفاوتی دارند.
5. MOG: یکی از پروتئین‌های مهم تشکیل‌دهندۀ میلین.
6. GFAP: پروتئین اسیدی فیبریلا گلیال که این پروتئین یا محصولات حاصل از تجزیۀ آن، پس از آسیب نخاع به سرعت در مایعات زیستی بدن رها می‌شوند؛ بنابراین به عنوان بیومارکر اختلالات عصبی عمل می‌کنند.
7. MBP: پروتئینی که در فرایند میلین‌دار شدن اعصاب محیطی اهمیت دارد.

پایان مطلب/

Ref:
.1 Koohsari, S.A., A. Absalan, and D. Azadi, Human umbilical cord mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles attenuate experimental autoimmune encephalomyelitis via regulating pro and anti-inflammatory cytokines. Scientific Reports, 2021. 11(1): p. 1-12.
2. Farinazzo, A., et al., Nanovesicles from adipose-derived mesenchymal stem cells inhibit T lymphocyte trafficking and ameliorate chronic experimental autoimmune encephalomyelitis. Scientific reports, 2018. 8(1): p. 1-11.
3. Laso-García, F., et al., Therapeutic potential of extracellular vesicles derived from human mesenchymal stem cells in a model of progressive multiple sclerosis. PloS one, 2018. 13(9): p. e0202590.
4. Riazifar, M., et al., Stem cell-derived exosomes as nanotherapeutics for autoimmune and neurodegenerative disorders. ACS nano, 2019. 13(6): p. 6670-6688.
5. Jafarinia, M., et al., Therapeutic effects of extracellular vesicles from human adipose‐derived mesenchymal stem cells on chronic experimental autoimmune encephalomyelitis. Journal of cellular physiology, 2020. 235(11): p. 8779-8790.
.6 Jafarinia, M., et al., Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles: a novel cell-free therapy. Immunological investigations, 2020. 49(7): p. 758-780.
.7 Shahi, S.K., et al., Scoring disease in an animal model of multiple sclerosis using a novel infrared-based automated activity-monitoring system. Scientific reports, 2019. 9(1): p. 1-11.