به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، بیماری‌های قلبی عروقی به دلیل پتانسیل بازسازی بسیار محدود کاردیومیوسیت‌های از دست رفته مرگ و میر بالایی دارند و بنابراین یکی از علل اصلی مرگ و میر در کشورهای توسعه یافته است. بنابراین برای افزایش گزینه‌های درمانی محدود، رویکردهای جدید برای درمان ترمیمی شخصی و توسعه دارو از اهمیت زیادی برخوردار است. در سال‌های اخیر، برنامه‌ریزی هدفمند سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) و برنامه‌ریزی مجدد مستقیم سلول‌های سوماتیک و سلول‌های بنیادی بالغ، فرصت‌های کاملا جدیدی را برای دور زدن مشکلاتی که اغلب در پزشکی بازساختی با استفاده از سلول‌های اتولوگ به عنوان منبع سلولی با آن مواجه می‌شوند، ایجاد کرده است. این امر از تلاش‌های تحقیقاتی برای شناسایی و بهینه‌سازی ترکیب‌های اصلی تنظیم‌کننده برای بازتعریف سرنوشت سلول‌ها سود زیادی برده است.
مطالعات سلول‌های بنیادی
چندین گروه تحقیقاتی تبدیل مستقیم سلول‌های سوماتیک به سلول‌های قلبی عروقی را نشان داده‌اند و از حالت میانی پرتوان اجتناب می‌کنند. علاوه بر این، سیستم‌های آزمایشی آزمایشگاهی مبتنی بر کشت‌های ارگانوئیدی به‌دست‌آمده از سلول‌های قلبی عروقی که برنامه‌ریزی‌شده‌اند تا برای بیمار خاص باشند، برای آزمایش‌های دارویی شخصی در پزشکی دقیق و مدل‌سازی بیماری‌های آزمایشگاهی برای درک بیشتر مکانیسم‌های پاتوفیزیولوژیکی زیربنایی توسعه می‌یابند. با توجه به این پیش زمینه، رویکردهای پیشرفته و جدید به سمت برنامه ریزی مجدد مستقیم قلب توسط محققان به طور گسترده مورد بررسی قرار گرفت. 
نقش فاکتورهای رونویسی 
با ترکیب اولیه سه فاکتور رونویسی، GATA4، MEF2C و TBX5 (کوکتل GMT)، که برای برنامه‌ریزی مجدد به کاردیومیوسیت‌های القایی در شرایط آزمایشگاهی با استفاده از فیبروبلاست‌های موش استفاده شد. سپس این تحقیق ترکیبات بهینه‌سازی شده فاکتورهای برنامه‌ریزی شامل microRNAها یا مولکول‌های کوچک را نسبت به کوکتل GMT اصلی و همچنین برنامه‌ریزی انواع سلول‌های دیگر مانند سلول‌های اندوتلیال و عضلات صاف برای تشکیل عروق خونی جدید مورد ارزیابی قرار داد. علاوه بر این، برنامه‌ریزی مجدد مستقیم قلبی برخلاف برنامه‌ریزی آزمایشگاهی به عنوان یک رویکرد درمانی جدید برای درمان و بازسازی قلب‌های آسیب دیده از طریق تبدیل مستقیم فیبروبلاست‌ها به سلول‌های قلبی پدید آمده است. با این هدف، چندین مطالعه بر روی برنامه‌ریزی مجدد مستقیم فیبروبلاست‌ها به سلول‌های پیش ساز قلبی القایی (iCPCs) متمرکز شده‌اند که قادر به ایجاد همه دودمان سلولی میوکارد هستند. این iCPC های موش چند توان و بسیار قابل گسترش را می‌توان تولید کرد، که نشان می‌دهد می‌توان مقادیر مرتبط بالینی از این سلول‌ها را ایجاد کرد. 
سلول‌های IPSC کاندیدی برای برنامه ریزی مجدد
علاوه بر نسل هنوز برجسته iCPCهای انسانی، تعیین مرحله بلوغ مناسب برای یک محصول سلول درمانی ضروری است. فراتر از آن، احتباس ضعیف، میزان بقا و کاشت سلول‌های پیوندی در بافت قلب بزرگترین موانع در پزشکی بازساختی هستند. برای رفع این نگرانی‌ها، تحقیقاتی در مورد رویکردهای جایگزین، مانند برنامه‌ریزی مجدد in vivo، که موانع کمتری برای ترجمه آن‌ها به کلینیک دارد، انجام می‌شود. از آنجایی که این روش نتایج بهتری از نظر کارایی و بلوغ iCM در مدل‌های موش ایجاد کرده است، تصور می‌شود که محیط قلبی برای این فرآیند مساعد باشد. با کمک به این رویکرد، سیستم‌های تحویل ایمن‌تر مانند ویروس سندای، آدنوویروس، کوکتل‌های شیمیایی یا نانوذرات موضوع تحقیقات در سال‌های اخیر بوده‌اند.
با تمرکزی متفاوت، محققین پیشرفت مبتنی بر برنامه ریزی مجدد قلبی و همچنین موانع موجود برای تولید CMها مانند کارایی پایین، بلوغ عملکردی و مسائل ایمنی برای ترجمه بالینی را بررسی کردند. نکته مهم این است که این بررسی همچنین به رویکردهای مهندسی بافت، اهمیت درک کامل مسیرهای سیگنالینگ زیربنای رشد قلبی، و مکانیسم‌های اپی ژنتیکی به عنوان پیش نیازهای اساسی برای ایجاد روش‌هایی برای بازسازی قلب مبتنی بر برنامه‌ریزی مجدد سلولی می‌پردازد.
سلول‌های بنیادی پیشرو در بیماری‌های قلبی و عروقی
محققین اختلاف بین نتایج امیدوارکننده اولیه در مورد بهبود عملکرد قلب پس از انفارکتوس میوکارد پس از پیوند سلول‌های بنیادی و یافته‌های ناامیدکننده بعدی با توجه به بقای ناکافی سلول و پیوند کم در محیط التهابی و خصمانه در محل انفارکتوس را بررسی کردند که به شدت پتانسیل بازسازی سلول های پیوندی موجود را مورد حمایت قرار داد. در مقابل این پس زمینه، دانش پیشرفته مربوط به استفاده از سلول‌های بنیادی پیش شرطی شده برای درمان انفارکتوس میوکارد، با تمرکز بر پیش شرطی سازی هیپوکسیک، فاکتور رشد و کاربرد دارو و همچنین تجویز عوامل بیولوژیکی ارائه شده است. علاوه بر این، مهندسی سلول‌های بنیادی ژنتیکی، از جمله فاکتور برنامه‌ریزی و بیان بیش از حد microRNA به عنوان پایه‌ای برای بهینه‌سازی سلولی برای بهبود کارایی آن‌ها پس از MI، مورد آنالیز قرار می‌گیرد.
سایر محققان یک جنبه اضافی را معرفی می‌کند: مهندسی ژنتیک سلول‌های خوک و کاربردهای آینده آن‌ها در بازسازی قلب بیگانه به عنوان جایگزینی برای استفاده از مواد سلول انسانی است. این مطالعات به خوبی موانع تکنولوژیکی موجود و کمبود مواد اهداکننده انسانی را که یک محدودیت عمده در استفاده بالینی گسترده‌تر آن‌هاست، گسترش می‌دهد. نویسندگان نشان می‌دهند که پیوند خارجی ممکن است یک منبع سلولی نامحدود و غیراخلاقی برای درمان‌های قلبی فراهم کند. در این راستا، پتانسیل سلول‌های خوک به طور گسترده در این مطالعات با تمرکز بر طب احیا کننده قلب و عروق تشریح شده است.
مدل‌های سلول‌های احیا شده
مطالعات محققان به مدل‌سازی بیماری‌های قلبی عروقی انسان برای به دست آوردن مدل‌های سلولی مناسب و قابل اعتماد در شرایط آزمایشگاهی به منظور درک فنوتیپ‌های پاتولوژیک و مکانیسم‌های مولکولی، و همچنین توسعه درمان‌های مبتنی بر تکنیک‌های ساده و قابل تکرار که مستقل از آزمایش‌های حیوانی هستند، می‌پردازد. نویسندگان انواع سلول‌های مختلف را خلاصه می‌کنند - از جمله مزایا و معایب - که در معرض این اهداف هستند، مانند سلول‌های اولیه و سلول‌های بنیادی جنینی با تمرکز ویژه بر iPSCها به عنوان ابزاری پیشرفته برای مدل‌سازی، تشخیص و درمان بیماری‌های انسانی شخصی‌شده است. نکته مهم، اینکه محققان همچنین ساختارهای بافتی چند سلولی و سه بعدی در شرایط آزمایشگاهی پیشرفته را معرفی کردند که منعکس کننده شرایط فیزیولوژیکی in vivo است.
محققان همچنین این رویکرد ارگانوئیدی را به سلول‌های پری‌سیتی مشتق از iPSC منتقل کردند که برای عروق و بازسازی بافت قلبی مرتبط با فیبروز در شرایط آزمایشگاهی مفید هستند. آن‌ها نشان می‌دهند که سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی (hPSCs) با استفاده از انواع مختلف سلول‌های قلبی عروقی، پتانسیل تشکیل بافت قلبی بیو مصنوعی (BCT) را دارند. این به مدل سازی پاتوژنز فیبروز بینابینی میوکارد (MIF) کمک کرد، که منجر به رسوب بیش از حد ماتریکس خارج سلولی، افزایش سفتی میوکارد، تضعیف عملکرد و هیپرتروفی جبرانی کاردیومیوسیت می‌شود. از آنجایی که مطالعه MIF در بیماران به دلیل پاتومکانیسم‌های متعدد و کمبود نمونه‌های بیمار در دسترس دشوار است، نویسندگان این BCT مدل آزمایشگاهی MIF را برای بررسی تعامل انواع سلول‌های مختلف (کاردیومیوسیت‌های مشتق از hPSC، سلول‌های اندوتلیال، پری‌سیت‌ها و اولیه) ایجاد کردند.
 در این ساختارهای آزمایشگاهی، iPSC-pericytes سازماندهی سارکومر را بهبود بخشید و از عروق پشتیبانی کرد. علاوه بر این، اثرات EC- و pericyte-واسطه بر بازسازی بافت قلبی مرتبط با فیبروز را می‌توان تأیید کرد. سود کامل چنین سازه‌هایی به در دسترس بودن کاردیومیوسیت‌های واقعا بالغ تولید شده در آزمایشگاه بستگی دارد، که هنوز یک نقطه بحرانی است. یک دستگاه سارکومر با ساختار خوب، پیش نیاز کاردیومیوسیت‌های بالغ است. با تکیه بر میکروسکوپ محلی‌سازی فعال‌شده نوری (PALM) سلول‌های نشاندار شده با فلورسانس α-اکتینین، تصاویر بسیار حل‌شده برای اندازه‌گیری طول سارکومر و ضخامت دیسک z به دست آمد. این یک یافته کلیدی جالب در اینجا بود که کاردیومیوسیت‌های مشتق شده از iPSC و نوزادان در سازمان سارکومر (نابالغ) خود بسیار مشابه بودند، با این حال ظرفیت انقباض حتی در سلول‌های قلبی مشتق از iPSC پایین تر بود، که بر اهمیت بهینه سازی بیشتر در شرایط آزمایشگاهی تاکید می‌کند.
پایان مطلب/.