به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، سیستم خونساز نقش اساسی در سلامت و بقای ما دارد. این شامل طیف وسیعی از خون بالغ و انواع سلول‌های ایمنی است، از جمله گلبول های قرمز حامل اکسیژن، مگاکاریوسیت‌های تولید کننده پلاکت و سلول‌های میلوئید و لنفوئیدی که با عفونت مبارزه می‌کنند. سلول‌های بنیادی خون ساز چند توان خود تجدید شونده (HSCs) و طیفی از انواع سلول‌های پیش ساز خونساز میانی به این انواع سلول‌های بالغ تمایز می‌یابند تا به طور مداوم از هموستاز سیستم خونساز در طول زندگی پشتیبانی کنند. این فرآیند خونسازی به شدت در داخل بدن تنظیم می‌شود و در درجه اول در مغز استخوان انجام می‌شود. 
  نگهداری و گسترش در شرایط آزمایشگاهی HSPCs
طیف وسیعی از رویکردها در تلاش برای گسترش HSC ها در شرایط آزمایشگاهی آزمایش شده است. پروتکل‌های گسترش HSC کاربردهای قدرتمندی در تحقیقات پایه دارند، اما همچنین کاربردهای ترجمه مستقیمی برای کمک به افزایش تعداد HSC اهداکننده برای درمان‌های HSCT دارند. شرایط کشت HSC در شرایط آزمایشگاهی نیز برای درمان‌های ژن HSC در شرایط in vivo ضروری است. با این حال، گسترش پایدار HSC در شرایط آزمایشگاهی یک چالش بزرگ باقی مانده است. سنجش استاندارد طلایی فعلی برای فعالیت HSC انسانی، توانایی پیوند سریال در موش‌های NOD-SCID یا NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ (NSG) با نقص ایمنی است. 
مسیرهای سیگنالینگ
نشانه‌های خارج سلولی و عوامل درون سلولی تصمیمات سرنوشت سلولی HSC و ورود و خروج چرخه سلولی را تنظیم می‌کنند. بسیاری از مسیرهای حفاظت شده شبکه سیگنالینگ پیچیده‌ای را تشکیل می‌دهند که سرنوشت سلول‌های HSC را تنظیم می‌کند تا به تعادل ظریف بین خود نوسازی و تمایز HSC دست یابد که خون سازی مادام العمر را تضمین می‌کند. در پایین دست مکانیسم‌های سیگنال دهی حفاظت‌شده، شبکه‌ای از فاکتورهای رونویسی (TFs) قرار دارد که بیان ژن‌هایی را تنظیم می‌کنند که در فرآیندهایی شرکت می‌کنند که خود نوسازی و پتانسیل HSC را حفظ می‌کنند. فهرست کامل HSC TFs هنوز مشخص نشده است، اما تعدادی از تنظیم کننده‌های کلیدی، از جمله ژن‌های MECOM، MLLT3 و HOX (شامل HOXA9 و HOXB4)، HLF، GATA3 و MEIS1 شناسایی شده‌اند.
Small-Molecules
با توجه به موفقیت محدود گسترش HSC در شرایط آزمایشگاهی با استفاده از سیتوکین‌های نوترکیب، این زمینه به پیاده‌سازی رویکردهای مولکول‌های کوچک برای بهبود گسترش HSC در شرایط آزمایشگاهی روی آورده است، که اکنون چندین مورد در آزمایش‌های بالینی HSCT آزمایش شده‌اند. این مولکول‌های کوچک اغلب در ترکیب با سیتوکین‌های نوترکیب استفاده می‌شوند. این انتخاب بزرگی از مسیرهای قابل داروسازی جدید را که در نگهداری و گسترش HSC دخیل هستند، به دست آورده است. 
تترااتیلن پنتامین (TEPA): گسترش HSPCهای CD34+ مشتق از UCB با TEPA منجر به گسترش HSPC و افزایش ظرفیت جمع‌آوری مجدد در موش‌های NSG با نقص ایمنی شد. TEPA یک شلاتور مس با میل ترکیبی بالا است که برای نشان دادن اینکه شرایط مس کم از تمایز HSPCهای مشتق شده از UCB جلوگیری می‌کند و تکثیر آن‌ها را تقویت می‌کند استفاده شد. اولین کارآزمایی بالینی فاز I/II برای ارزیابی HSCهای UCB گسترش یافته TEPA، گسترش سلولی محدود و بازیابی آهسته نوتروفیل و پلاکت را گزارش کرد، اما بقای کلی بالایی داشت. با این حال، دومین کارآزمایی بالینی نرخ گسترش سلولی بالاتر، بهبود خونساز سریعتر و نرخ بقای مشابه گروه کنترل را گزارش کرد.
تمایز آزمایشگاهی به مگاکاریوسیت
مگاکاریوسیت‌های تولیدکننده پلاکت یک نوع سلول خونی نادر هستند که تنها 01/0 درصد از تمام سلول‌های هسته‌دار در BM را نشان می‌دهند، و این امر جداسازی و کشت آن‌ها را برای تحقیقات و تولید پلاکت‌ها برای اهداف بالینی دشوار می‌کند. پلاکت‌ها نقش عمده‌ای در هموستاز، ترومبوز، التهاب ایجاد شده، انقباض عروق و ترمیم دارند، اما فقط تا 10 روز طول عمر دارند و باید دائماً توسط بدن باشند. عدم حفظ سطوح پلاکتی منجر به ترومبوسیتوپنی می‌شود. ترومبوسیتوپنی معمولاً در بیماری‌های هماتولوژیک، از جمله کم خونی آپلاستیک خونساز، لوسمی و ناهنجاری‌های BM دیده می‌شود، اما ممکن است از بیماری‌های عفونی، بافت همبند و کبد و همچنین شیمی‌درمانی/رادیوتراپی ایجاد شود.
تمایز آزمایشگاهی به اریتروسیت
گلبول‌های قرمز (RBC) یا گلبول‌های قرمز، فراوان‌ترین نوع سلول‌های خونی هستند که در بزرگسالان در هر ثانیه 2×106 گلبول جدید تولید می‌شود. کاهش سطح گلبول‌های قرمز سالم می‌تواند منجر به کم خونی شود که با ناتوانی خون در اکسیژن رسانی کافی به بافت‌های بدن تعریف می‌شود. به طور سنتی، کاهش سطح هموگلوبین زیر 9-10 گرم در دسی لیتر، نیاز به انتقال RBC دارد. انتقال RBC به طور معمول در درمان خونریزی، تالاسمی، کم خونی آپلاستیک مزمن و کم خونی ناشی از شیمی درمانی/رادیوتراپی استفاده می‌شود و همچنین به عنوان درمان حمایتی برای طیف وسیعی از بیماری‌های ژنتیکی، خودایمنی و نئوپلاستیک استفاده می‌شود. تقاضا برای گلبول های قرمز به دلیل افزایش بار بیماری‌های مزمن و افزایش شدت بیماری بیماران مراقبت‌های ویژه که توسط جمعیت سالخورده ایجاد می‌شود، همچنان در حال افزایش است. توسعه روش‌های جدید in vitro برای تولید می‌تواند به بهبود منابع RBC کمک کند.
تمایز آزمایشگاهی به سلول‌های لنفاوی
در مدل کلاسیک برای تمایز لنفوئیدی، HSC ها به LMPPs و سپس به CLPs تمایز می‌یابند که سپس به دودمان سلولی B، T یا کشنده طبیعی (NK) متعهد می‌شوند.
سلول‌های B
سلول‌های B بالغ با بیان سطحی ایمونوگلوبولین بالغ (Ig)، که از جایگاه‌های زنجیره سنگین و سبک با موفقیت دوباره ترکیب شده‌اند، مشخص می‌شوند. لنفوپوزیس سلول B پس از تولد در BM در داخل بدن رخ می‌دهد. در انسان، چندین پیش ساز سلول B شناسایی شده است. CLPs (CD34+CD38+CD45RA+CD10+) به سلول‌های pro-B (CD34+CD10+CD19+IgM-)، سپس سلول‌های pre-B (CD34-CD10+CD19+IgM+)، سپس سلول‌های B نابالغ (CD34-CD19+IgM+) و در نهایت بلوغ سلول‌های B4. سلول‌های Pro-B اولین جمعیت سلول‌های B متعهد و اولین بار هستند که تحت بازآرایی زنجیره سنگین Ig قرار می‌گیرند. به خوبی ثابت شده است که ورود به سرنوشت سلول B به فعال شدن چهار TF کلیدی (E2A، EBF1، FOXO1 و PAX5 [295]) بستگی دارد که به صورت گام به گام بر روی یکدیگر عمل می‌کنند. 
اینتگرین‌ها: اینتگرین‌های لکوسیتی مدت‌هاست که نقش اساسی در محلی‌سازی، فعال‌سازی و تمایز لنفوسیت‌های انسانی ایفا می‌کنند و اولین مقاله برای شناسایی یک جزء ضروری از تمایز سلول‌های B متمرکز بر تماس استرومایی BM است. در سال 1990 نشان داده شد که سلول‌های pre-B موش به فیبرونکتین می‌چسبند، اما با بالغ شدن این توانایی را از دست می‌دهند. با این حال، مشخص شد که بلافاصله پس از آن مشخص شد که پیش سازهای سلول B انسانی به تعامل VLA-4/VCAM-1 (نه تعامل VLA-4/فیبرونکتین) برای توسعه طولانی مدت نیاز دارند. در حالی که مکانیسم دقیق نامشخص است، مطالعات بعدی نشان داده است که پیوند متقابل VLA-4 با VCAM-1 منجر به القای مسیرهای تیروزین کیناز در سلول‌های B می شود. قابل ذکر است، یک پروتکل جدیدتر برای تمایز سلول‌های B بدون تغذیه کننده از صفحات پوشش داده شده با ICAM1-Fc بی حرکت استفاده می‌کند. 
IL-7: پس از کشف اینکه سلول‌های B را می‌توان با سلول‌های استرومایی کشت داد، اولین فاکتور رشد سلول استرومایی جدا شده IL-7 بود (با غربالگری یک کتابخانه cDNA تهیه شده از یک رده سلولی استرومایی پیدا شد)، و IL-7 به سرعت راه خود را به مکمل کشت استرومایی اصلی باز کرد. پس از آن، مشخص شد که IL-7 تکثیر کلونال سلول B را ترویج می‌کند (اما نه تمایز)، و مشخص شد که IL-7 به طور خاص تکثیر سلول‌های pro-B را ترویج می‌کند اما نه سلول‌های پیش-B. بررسی دقیق‌تر روی گیرنده IL-7 نشان داده است که دارای تعدادی حوزه‌های درون سلولی عملکردی، از جمله مناطق مربوط به خانواده SRC، مناطق مرتبط با JAK/STAT و مناطق فعال‌سازی PI3K/AKT است که نشان‌دهنده طیف وسیعی از عملکردهای پایین‌دستی مرتبط با تکثیر است. 
سایر عوامل: علاوه بر SCF، FLT3L و IL6، سیتوکین‌های اضافی از جمله IL-4 برای ترویج لنفوپوزیس سلول B یافت شده است. با این حال، این احتمال وجود دارد که آن‌ها عمدتاً تأثیر خود را در مراحل آخر توسعه سلول B اعمال کنند، همانطور که در مورد IL-2، IL-5 و IL-10 وجود دارد. علاوه بر این، مشخص شده است که Activin A و TGF-β1 تنظیم کننده‌های منفی برای لنفوپوزیس اولیه سلول B هستند و آنتی بادی‌ها و مهارکننده‌هایی که این عوامل را هدف قرار می‌دهند می‌توانند لنفوپوزیس سلول B را افزایش دهند.
یک تلاش تحقیقاتی بزرگ در طول پنج دهه گذشته منجر به ایجاد طیف وسیعی از پروتکل‌های نگهداری، گسترش و تمایز HSPC انسانی در شرایط آزمایشگاهی شده است. این روش‌ها مدل‌های مفیدی را برای مطالعه خون سازی انسان و تولید محصولات سلولی برای سلول درمانی ارائه می‌دهند. با این حال، چالش‌های فنی کنونی در گسترش پایدار جمعیت‌های خالص HSCs نهال استخوانی انسان در شرایط آزمایشگاهی، توسعه بیشتر این فناوری‌ها را برای مطالعه جامع خون‌سازی انسان در یک ظرف محدود می‌کند. در مقابل، ایجاد شرایط پایدار کشت در شرایط آزمایشگاهی برای گسترش و تمایز سلول‌های بنیادی جنینی، بینش‌های عمده‌ای را در مورد رشد انسان فراهم کرده است. بهبودهای بیشتر در شرایط کشت گسترش و تمایز برای HSCهای انسانی باید کاربرد این سیستم ها را گسترش دهد.
پایان مطلب/