به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پژوهشی که حاصل همکاری میان پروفسور کیویو ژانگ (Qiuyu Zhang) پژوهشگر دانشگاه پلی‌تکنیک نورث وسترن (NWPU)، پروفسور کی بوم لی (Ki-Bum Lee) پژوهشگر دانشگاه راتگرز (Rutgers)، و پروفسور لیانگ کونگ (Liang Kong) پژوهشگر دانشگاه پزشکی نظامی است، مجموعه‌ای از سلول‌های بنیادی غیرآلی تزریقی (IHI) را با الگویی نانوساختار (نانوداربست) برای بازسازی نقایص غضروفی که در وضعیت بحرانی قرار دارند، مورد استفاده قرار می‌دهد. این پژوهش، در مجله National Science Review به چاپ رسیده است.

آسیب‌های غضروفی اغلب شدید و مخرب هستند و بیشتر آنها به دلیل ظرفیت پایین بازسازی بافت‌های غضروفی، هیچ درمانی ندارند. با این حال، رویکردهای جراحی فعلی برای آسیب‌های غضروفی منجر به ترمیم محدود شده و عمدتاً تسکین درد را در کوتاه مدت مورد هدف قرار داده است. در این راستا، رویکرد مهندسی بافت مبتنی بر سلول‌های بنیادی اخیراً پتانسیل زیادی برای بازسازی سریع بافت‌های غضروفی آسیب دیده در مراحل اولیه را نشان داده است. ظهور سیستم‌های سه‌بعدی کشت سلول‌های بنیادی، پیشرفت‌هایی را در حوزه زیست‌شناسی رشد، مدل‌سازی بیماری‌ها و پزشکی ترمیمی به همراه داشته است. به عنوان نمونه، سلول‌های بنیادی پس از پیوند موفقیت‌آمیز، ابتدا می‌توانند فاکتورهای تغذیه‌ای را برای کاهش التهاب در محل‌های آسیب غضروف ترشح کنند و سپس برای بازسازی عملکردی، به سلول‌های غضروفی (کندروسیت‌ها) تمایز یابند. با توجه به پتانسیل درمانی عظیم سلول‌های بنیادی برای ترمیم غضروف، چندین روش درمانی مبتنی بر سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSC) اخیراً وارد آزمایشات بالینی شده‌اند که نتایج امیدوارکننده‌ای دارند. با این وجود، موانع مهمی وجود دارد که باید پیش از تحقق پتانسیل درمان با سلول‌های بنیادی، بر آنها غلبه کرد. از طرفی، کنترل محدود بر تمایز سلول‌های بنیادی به غضروف در شرایط داخل بدن (in vivo)، اغلب به پیامدهای ترمیمی منجر می‌شود و می‌تواند نتیجه ترمیم و بازسازی را به خطر اندازد. علاوه بر این، به دلیل شیوع استرس اکسیداتیو و التهاب در ریزمحیط محل‌های آسیب‌دیده، سلول‌های بنیادی اغلب پس از تزریق دچار آپوپتوز (apoptosis) می‌شوند.

برای مقابله با این چالش‌ها، هر دو روش مهندسی بافت "با استفاده از داربست" و "بدون داربست" برای پیشبرد درمان‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی با فراهم کردن حمایت مکانیکی، ارائه فاکتورهای رشد، تعدیل پاسخ‌های ایمنی و تسهیل ادغام سلول‌های بنیادی در داخل بدن توسعه داده شده‌‌اند. به این منظور، پژوهشگران به توسعه یک سیستم مونتاژ سلول‌های بنیادی با الگوی نانوساختار (نانوداربست) سه بعدی پرداختند تا از آن برای کشت سلول‌های بنیادی پیشرفته استفاده کنند. نانوداربست موسوم به" 3D-IHI" از طریق برهمکنش‌های اختصاصی سه بعدی سلول-سلول و سلول-ماتریکس، سلول‌های بنیادی را به سرعت در ساختارهای بافتی تزریقی جمع‌آوری می‌کند.

هنگامی که 3D-IHI در بدن خرگوش مبتلا به آسیب غضروف کاشته شد، به طور مؤثری توانست ریزمحیط پویا را از طریق ادغام نشانه‌های احیاکننده فوق‌الذکر تعدیل ‌کند و به طور همزمان گونه‌های اکسیژن فعال را با استفاده از ترکیب مبتنی بر دی اکسید منگنز حذف کند. بدین ترتیب، ترمیم سریع نقایص غضروف با بازسازی سریع بافت و بهبود عملکرد آن، هم در کوتاه‌مدت و هم در بلندمدت محقق می‌شود. با توجه به تطبیق‌پذیری و نتیجه درمانی عالی، بازسازی غضروف مبتنی بر نانوداربست 3D-IHI ممکن است روش امیدوارکننده‌ای برای پیشبرد انواع کاربردهای مهندسی بافت باشد.

توضیحات عکس: a. تصویر شماتیک نانوداربست سه بعدی b. تصویر شماتیک نانولوله‌های اکسید منگنز (MnO2) پوشیده شده با ژلاتین و بارگذاری شده با TGF-β3. تصویر c. عکس میکروسکوپی (FESEM) نشان داد که بیشتر سلول‌های بنیادی مزانشیمی مشتق شده از مغز استخوان (BMSC) با سایر سلول‌ها و ساختارهای فیبریل مانند یک بعدی تماس برقرار می‌کنند که مشابه ساختار بافت‌های طبیعی است. d. با تغییر شکل ریزمحیط اکسیداتیو، افزایش زنده‌مانی سلولی و غضروف‌سازی سلول‌های پیوند داده شده، در نهایت می‌توان به بازسازی غضروف دست یافت.

پایان مطلب/

Ref:

1. Wang S, Yang L, Cai B, Liu F, Hou Y, Zheng H, et al. Injectable hybrid inorganic nanoscaffold as rapid stem cell assembly template for cartilage repair. National Science Review. 2022;9(4):nwac037.
2. https://www.eurekalert.org/news-releases/949874.