به گزارش پایگاه اطلاع‌رسانی بنیان، تاریخچه رشد سلول‌های بنیادی خونساز انسانی (HSCs) به دلیل ناتوانی در شناسایی این سلول‌ها به هنگام پیدایش و بلوغ در مکان‌های مختلف خونساز، به خوبی تعریف نشده است. در این مطالعه، محققان یک نقشه ترانسکریپتومی تک سلولی از بافت‌های خونساز انسان از سه ماهه اول جنینی تا تولد ایجاد کردند و دریافتند که امضای HSCs، آنها را از اجدادشان در طول بارداری متمایز می‌کند. دانشمندان UCLA (دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس) اولین نقشه توسعه منحصربفرد در نوع خود را برای سلول‌های بنیادی خون ایجاد کردند که هر مرحله از توسعه و رشد این سلول‌ها را در جنین انسان ردیابی می‌کند و راهکاری را برای دانشمندان به منظور تولید سلول‌های بنیادی خون کاملاً دارای عملکرد در آزمایشگاه ارائه می‌دهد.

دکتر هانا میکولا (Hanna Mikkola) از مرکز پزشکی بازساختی و تحقیقات سلول‌های بنیادی در UCLA، که این مطالعه را رهبری کرده است، گفت: این تحقیق که در 13 آوریل 2022 در مجله Nature منتشر شده است، می‌تواند به گسترش گزینه‌های درمانی برای سرطان‌های خون مانند لوسمی و اختلالات خونی ارثی نظیر بیماری سلول داسی شکل کمک کند.

 سلول‌های بنیادی خون که سلول‌های بنیادی خونساز نیز نامیده می‌شوند، سلول‌های نارسی هستند که در مغز استخوان، جریان خون داخل عروقی و خون بندناف  وجود دارند و توانایی ایجاد نسخه‌های نامحدودی از خود و تمایز به هر نوعی از سلول‌های خونی را در بدن انسان دارند. این سلول‌ها شاید آخرین امید بیمارانی باشد که درمان دارویی برای آنها اثربخش نیست. برای چندین دهه، پزشکان از سلول‌های بنیادی خون موجود در مغز‌استخوان اهداکنندگان و همچنین بندناف نوزادان در درمان‌‌های نجات‌‎‌بخش نیازمند پیوند برای بیماری‌های خونی و  ایمنی استفاده می‌کردند. با این حال، این درمان‌ها به دلیل کمبود اهداکنندگان سازگار (منطبق) محدود بوده و به دلیل تعداد کم سلول‌های بنیادی در خون بند‌ناف با مشکل مواجه می‌شوند.

آناتومی انسان، دنیای بسیار ناشناخته‌ای است که هر روز به واسطه پیشرفت‌های بشر بخش کوچکی از آن کشف می‌شود. سلول‌های بنیادی خونساز نیز یکی از شگفتی‌هایی است که به تازگی علم توانسته دریابد در درمان بیماری‌هایی مانند کم‌خونی ژنتیکی، لوسمی‌های حاد و مزمن، ناهنجاری ارثی گلبول‌های قرمز، اختلالات ژنتیکی سیستم ایمنی، مواردی از سرطان‌های غیرخونی مانند سرطان سینه، ملانوما، کارسینومای ریه، کلیه و... سایر بیماری‌ها مانند دیابت، پارکینسون، آلزایمر، ضایعات نخاعی، سکته‌های قلبی و مغزی، بیماری‌های کبد و... می‌تواند امید به بهبود بیمار را به طور چشمگیری ارتقا دهد.

محققان در آزمایشگاه با تلاش برای ایجاد سلول‌های بنیادی خون از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی که به طور بالقوه می‌توانند هر نوع سلولی را در بدن ایجاد کنند، به دنبال غلبه بر این محدودیت‌ها بوده‌اند. اما این موفقیت به آسانی دست یافتنی نبود، چرا که دانشمندان دستورالعمل‌های لازم برای تمایز سلول‌های رشد یافته در آزمایشگاه را به سلول‌های بنیادی خونی خود‌تجدید شونده، به جای سلول‌های پیش‌ساز خون با طول عمر کوتاه که فقط می‌توانند انواع سلول‌های خونی محدودی تولید کنند؛ را نداشتند.

دکتر میکولا، استاد زیست‌شناسی تکوینی و زیست سلولی و مولکولی در دانشکده UCLA، گفت: هیچ‌کس تاکنون موفق به ساخت سلول‌های بنیادی خون دارای عملکرد از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی نشده است، زیرا اطلاعات کافی از سلولی که می‌خواستیم تولید کنیم، نداشتیم. نقشه راه جدید به محققان کمک می‌کند تا تفاوت‌های اساسی بین این دو نوع سلول را درک کنند، که این مسأله برای ایجاد سلول‌های مناسب به منظور کاربرد در درمان‌های نیازمند پیوند بسیار مهم است.

کالوانیز (Calvanese) یکی دیگر از مدیران این پروژه می‌گوید: ما اکنون کتابچه راهنمای نحوه ساخت سلول‌های بنیادی خونساز در جنین و چگونگی به دست آوردن خواص منحصربه‌فردی را داریم که برای بیماران بسیار مفید خواهد بود.

تیم تحقیقاتی که شامل دانشمندانی از دانشگاه توبینگن آلمان (Tübingen) و مؤسسه تحقیقاتی کودکان مرداک (Murdoch) در استرالیا می‌شد، این ابتکار را با استفاده از توالی‌یابی RNA تک سلولی و ترانسکریپتوم فضایی، فناوری‌های جدیدی که دانشمندان را قادر می‌سازد شبکه‌های ژنتیکی منحصربه‌فرد و عملکرد هزاران سلول منفرد را شناسایی کنند، ایجاد کردند؛ و مکان این سلول‌ها را در جنین آشکار کردند.

داده‌ها امکان ردیابی سلول‌های بنیادی خون را فراهم می‌کنند، این که آنها از اندوتلیوم هموژنیک پدیدار می‌شوند و در طول رشد خود از مکان‌های مختلف مهاجرت می‌کنند، از آئورت شروع می‌شوند و در نهایت به مغز استخوان می‌رسند. نکته مهم این است که این نقشه نقاط عطف خاصی را در فرآیند بلوغ آنها نشان می‌دهد، از جمله ورود آنها به کبد، جایی که آنها توانایی‌های ویژه سلول‌های بنیادی خون را به دست می‌آورند.

برای توضیح فرآیند بلوغ، دکتر میکولا، سلول‌های بنیادی خون نابالغ را با جراحان مشتاق مقایسه می‌کند. همانطور که جراحان برای یادگیری نحوه انجام جراحی باید مراحل مختلف آموزش را طی کنند، سلول‌های بنیادی خون نابالغ نیز باید در مکان‌های مختلف حرکت کنند تا یاد بگیرند که چگونه کار خود را به عنوان سلول‌های بنیادی خون انجام دهند. گروه تحقیقاتی همچنین پیش‌ساز دقیقی را در دیواره رگ خونی که سلول‌های بنیادی خون را ایجاد می‌کند، شناسایی کردند. این کشف در واقع یک بحث دیرینه را در مورد منشأ سلولی سلول‌های بنیادی و همچنین محیطی که برای ساختن یک سلول بنیادی خون به جای یک سلول پیش‌ساز لازم است، روشن می‌کند. اکنون که محققان امضاهای مولکولی خاص مرتبط با مراحل مختلف رشد سلول‌های بنیادی خون انسان را شناسایی کرده‌اند، دانشمندان می‌توانند از این مهارت برای مشاهده اینکه چقدر به ساخت یک سلول بنیادی خون قابل پیوند در آزمایشگاه نزدیک هستند، استفاده کنند.

دکتر میکولا گفت: پیش از این، اگر سعی می‌کردیم یک سلول بنیادی خونی را از یک سلول پرتوان ایجاد کنیم و پیوند انجام نمی‌شد، نمی‌دانستیم در کجای این فرآیند شکست خورده‌ایم. اکنون، ما می‌توانیم سلول‌ها را در نقشه راه خود قرار دهیم تا ببینیم کجا موفق می‌شویم و کجای کار کوتاهی می‌کنیم؛ تا بر این اساس بتوانیم فرآیند تمایز را مطابق دستورالعمل‌های جنین تنظیم کنیم.

علاوه بر این، این نقشه می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا بفهمند سلول‌های خونساز که در جنین رشد می‌کنند چگونه به بیماری انسان کمک می‌کنند. برای مثال، این نقشه پایه و اساس مطالعه این موضوع را فراهم می‌کند که چرا برخی از سرطان‌های خونی که در رحم شروع می‌شوند، تهاجمی‌تر از سرطان‌هایی هستند که پس از تولد رخ می‌دهند.

میکولا گفت: اکنون که ما یک منبع آنلاین ایجاد کرده‌ایم که دانشمندان در سراسر جهان می‌توانند از آن برای هدایت تحقیقات خود استفاده کنند، کار واقعی از الان شروع می‌شود. این زمان، لحظه‌ی واقعاً هیجان‌انگیزی برای حضور در این میدان است زیرا ما سرانجام ثمره کار خود را خواهیم دید.

پایان مطلب/

Ref:

1. Calvanese V, Capellera-Garcia S, Ma F, et al. Mapping human haematopoietic stem cells from haemogenic endothelium to birth. Nature. 2022:1-7. doi: 10.1038/s41586-022-04571-x.
2. https://www.technologynetworks.com/tn/news/first-comprehensive-map-of-human-blood-stem-cell-development-created-360670.