به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs) با توجه به ظرفیت آن‌ها برای خود نوسازی، تمایز چند خطی و پتانسیل تعدیل کننده ایمنی، روشی امیدوارکننده برای درمان بالینی برای پزشکی بازساختی و بیماری‌های ایمنی هستند. چندین حوزه اصلی از استراتژی‌های اصلاح سلولی در حال حاضر توسط محققین برای غلبه بر این کمبودها و افزایش پتانسیل درمانی سلول‌های بنیادی مزانشیمی استفاده می‌شود. پرایمینگ سلول‌های بنیادی مزانشیمی با فاکتورهای محلول یا عوامل دارویی و همچنین دستکاری در دسترس بودن اکسیژن در کشت نشان داده شده است که روش‌های بیوشیمیایی موثری برای افزایش پتانسیل MSC هستند. روش‌های ژنتیکی و اپی ژنتیکی متمایز در سال‌های اخیر برای اصلاح بیان ژنتیکی پروتئین‌های هدف و عواملی پدید آمده‌اند که در نتیجه ظرفیت سلول‌های بنیادی مزانشیمی برای تمایز، مهاجرت و تکثیر را تعدیل می‌کنند. روش‌های فیزیکی با استفاده از روش‌های کشت سه‌بعدی و سیستم‌ها و داربست‌های تحویل سلولی جایگزین را می‌توان برای جمع‌بندی جایگاه MSC و افزایش پیوند و زنده ماندن آن‌ها برای مدل‌های in vivo استفاده کرد.
سلول‌های بنیادی  
سلول‌های بنیادی مزانشیمی اصلاح نشده در بسیاری از مطالعات پیش بالینی و بالینی به دلیل مسائل مربوط به پیوند سلولی، زنده ماندن، ناهمگونی و سازگاری ایمنی بین دهنده و گیرنده، تنها مزایای اندکی را نشان داده‌اند. علاوه بر این، سلول‌های بنیادی مزانشیمی اصلاح نشده می‌توانند پتانسیل درمانی ذاتی کمی داشته باشند که تحقیقات فشرده در چند دهه گذشته به بهبود عملکرد و قدرت سلول اختصاص یافته است. سلول‌های بنیادی/استرومایی مزانشیمی (MSCs) سلول‌های پرتوانی با طیف گسترده‌ای از عملکردهای مستقل و اثرات تعدیل‌کننده بر روی سلول‌های دیگر در ریزمحیط بافتی آن‌ها هستند. پاتولوژی‌های ایسکمیک مانند انفارکتوس میوکارد و ایسکمی بحرانی اندام، بیماری‌های تنفسی مانند نارسایی ریوی ناشی از COVID-19 و بیماری‌های خود ایمنی، از جمله بیماری کرون و مولتیپل اسکلروزیس است.

رویکردهای بیوشیمیایی
پرایمینگ با فاکتورهای محلول
یک استراتژی به خوبی مطالعه شده برای بهبود پتانسیل سلول‌های بنیادی مزانشیمی، پرایم کردن سلول از طریق قرار گرفتن در معرض مولکول‌های فعال زیستی قبل از استفاده است. برای مثال، یکی از محدودیت‌های درمان سلول‌های بنیادی بزرگسالان در حوزه بیماری‌های قلبی به دلیل انعطاف‌پذیری محدود این سلول‌ها و مشکل در جداسازی سلول‌های بنیادی قلبی بوده است. یک مطالعه نشان داد که پرایمینگ سلول‌های بنیادی مزانشیمی از طریق کشت در محیط‌های کاردیوژنیک، تمایز سلول‌های بنیادی مزانشیمی به سمت کاردیومیوژنیک را افزایش می‌دهد. دودمآن‌هایی که تصور می‌شود با تنظیم مثبت اهداف مولکولی، از جمله پروتئین‌های Cx-43 و آلفا-اکتینین سارکومریک مرتبط هستند. سلول‌های بنیادی مزانشیمی همچنین می‌توانند روشی مؤثر برای بهبود پتانسیل درمانی MSC در ریزمحیط‌های بافتی غیرقابل پذیرش یا بیمار باشند.
پیش شرط هیپوکسیک
یک روش جایگزین برای پرایمینگ MSC از طریق تحریک در شرایط هیپوکسیک است. برخلاف شرایط نرموکسیک که سلول‌های بنیادی مزانشیمی معمولاً در آن‌ها کشت می‌شوند، ریزمحیط بافت MSC بومی در چربی و مغز استخوان دارای کشش اکسیژن به میزان 7-1% است. می‌تواند برای سلول‌های بنیادی مزانشیمی اصلاح نشده غیرقابل پذیرش باشد. در نتیجه، منطقی است که انتظار داشته باشیم که جمع بندی جایگاه هیپوکسیک MSC می‌تواند MSC ها را قبل از کاربردهای درمانی مبتنی بر سلول بهینه کند. یک مطالعه نشان داد که انکوباسیون سلول‌های بنیادی مزانشیمی تحت کشش اکسیژن کم، بیان پروتئین تنظیم‌شده با گلوکز را از طریق سیگنال‌دهی مولکولی آلفا عامل القایی با هیپوکسی (HIF-1α) تحریک می‌کند، که منجر به بهبود تکثیر و پتانسیل مهاجرت می‌شود. بقای آن‌ها و ترشح سیتوکین رگ زا را در هنگام پیوند به بافت‌های ایسکمیک در مدل موشی ایسکمی اندام عقبی افزایش داد.
درمان شیمیایی و دارویی
یکی دیگر از استراتژی‌های امیدوارکننده برای تغییر عملکرد MSC برای بهبود اقدامات درمانی و پیوند، از طریق پیش تیمار سلول‌ها با عوامل دارویی و شیمیایی قبل از پیوند است. مزیت اضافی استفاده از چنین عواملی در شرایط آزمایشگاهی دستیابی به اصلاح سلول‌های بنیادی مزانشیمی در دوزهایی است که اگر به طور سیستماتیک تجویز شوند سمی هستند یا عوارض جانبی خارج از هدف ایجاد می‌کنند. رتینوئیک اسید آل ترانس (ATRA) یک متابولیت ویتامین A و ایزومر رتینوئیک اسید است و به عنوان یک تنظیم کننده رونویسی قابل توجهی عمل می‌کند که برای انواع بیماری‌ها استفاده می‌شود. بقا و تکثیر سلول‌های بنیادی مزانشیمی در شرایط آزمایشگاهی از طریق تنظیم مثبت ژن‌ها و عوامل تغذیه‌ای، از جمله HIF-1α، گیرنده کموکین C-X-C نوع 4 (CXCR4)، فاکتور رشد اندوتلیال عروقی (VEGF)، و آنژیوپویتین-2 و آنژیوپویتین-4 عمل می‌کند.
محدودیت‌ها
متأسفانه، پرایمینگ با عوامل محلول زیست فعال، شرایط کشت هیپوکسیک و عوامل شیمیایی می‌تواند اثرات پایین‌دستی ناخواسته و خارج از هدف را در جمعیت‌های سلولی ایجاد کند و تنها با بیان گذرا اهداف درمانی مرتبط باشد. القای بیان کمپلکس هیستوسازگاری اصلی دیفرانسیل II، که می‌تواند منجر به کاهش سازگاری ایمنی و رد سلول‌های بنیادی مزانشیمی پیوند شده شود. 

اصلاح ژنتیکی
سوپرشارژ کردن سلول‌های بنیادی مزانشیمی با مولکول‌های درمانی از طریق انتقال ویروسی
یکی از رایج‌ترین روش‌های مهندسی ژنتیک سلول‌های بنیادی مزانشیمی، استفاده از انتقال ویروس است. ویروس‌های مرتبط با آدنو (AAV) مشخصات درمانی مطلوبی دارند و یکی از ناقل‌های ایمن مورد تایید FDA هستند که در حال حاضر برای ژن‌درمانی در انسان استفاده می‌شود و با موفقیت برای سلول‌های بنیادی مزانشیمی به کار گرفته شده است. E-selectin از طریق یک وکتور AAV توانایی خود را برای القای نئوواسکولاریزاسیون و بهبود عملکردی و کاهش آتروفی عضلانی در مدل موشی ایسکمی اندام عقبی بهبود بخشید. بیان بیش از حد E-selectin به عنوان یک هدف نه تنها پیوند سلول‌های بنیادی مزانشیمی را بهبود بخشید، بلکه ممکن است در افزایش توانایی MSC برای القای رگ زایی و تعدیل ایمنی مفید در بافت ایسکمیک نقش داشته باشد.
تقویت سلول‌های بنیادی مزانشیمی با فاکتورهای درمانی با ویرایش ژنوم CRISPR/Cas9
یکی دیگر از استراتژی‌هایی که به طور فزاینده‌ای برای اصلاح ژنتیکی محبوب شده است، استفاده از فناوری CRISPR/Cas9 است. برای کاربردهای درمانی سلول‌های بنیادی، CRISPR/Cas9 امکان دستکاری ژنتیکی بسیار خاص و کارآمد MSCها را برای خاموش کردن و فعال سازی ژن فراهم می‌کند. محققین قبلی ویرایش ژن CRISPR/Cas9 را برای القای تنظیم مثبت HIF-1α برای بهبود زنده ماندن و قدرت انجام داده‌اند. 

رویکردهای اپی ژنتیک
اصلاح هیستون
با ظهور فناوری‌های پیشرفته‌تر و درک تغییرات ژنومی، اهداف اپی ژنتیکی به حوزه دیگری تبدیل می‌شوند که پتانسیل بیشتری برای تقویت سلول‌های بنیادی مزانشیمی دارد. به عنوان مثال، نقش سیگنال دهی Wnt در تنظیم تمایز سلول‌های بنیادی مزانشیمی در دودمان سلولی استئوبلاستیک قبلاً به عنوان یک هدف درمانی احتمالی برای بیماری‌های ارتوپدی مانند پوکی استخوان که در آن سیگنال دهی Wnt در سلول‌های بنیادی مزانشیمی سرکوب می‌شود مشخص شده است. محققان نشان دادند که افزایش بیان GCN5، یک هیستون استیل ترانسفراز، بیان ژن Wnt را بهبود می‌بخشد. به نوبه خود، این منجر به بازیابی تمایز استخوانی BM-MSC و کاهش تحلیل استخوان در موش‌های مبتلا به پوکی استخوان شد.
درمان‌های RNA
مکانیسم دیگری برای تقویت عملکرد و اثر درمانی سلول‌های بنیادی مزانشیمی از طریق مدولاسیون RNA های بازدارنده مانند تداخل‌های کوچک، غیر کدگذاری طولانی مدت و میکروRNA ها (miRNA) است. این در عرصه بیماری قلبی برای بررسی اهداف miRNA مربوط به سیگنال دهی VEGF، برای ترویج رگ زایی پس از انفارکتوس میوکارد بررسی شده است. محققان این روش را در مدل‌های تجربی عروقی، از جمله خونریزی داخل مغزی به کار برده‌اند. مهندسی MSCها برای بیان بیش از حد miRNA-21 منجر به افزایش بقای MSC و بازیابی عملکرد عصبی در موش‌ها پس از خونریزی داخل مغزی با فعال‌سازی مسیر سیگنال‌دهی فاکتور هسته‌ای-کاپا B شد.

روش‌های فیزیکی
سیستم‌های کشت سه بعدی
یکی از جایگزین‌های نوظهور برای بهبود گسترش و عملکرد سلول‌های بنیادی مزانشیمی، روش‌های کشت سلولی 3 بعدی در شرایط آزمایشگاهی است. یکی از اشکالات درمان سنتی مبتنی بر MSC، روش‌ها و منابع گسترده کشت دوبعدی در شرایط آزمایشگاهی و منابع مورد نیاز برای پرورش مقدار کافی سلول مورد نیاز برای القای یک درمان است. اثر علاوه بر این، زمان و پروتکل‌های معمولی مورد استفاده برای گسترش سلول‌های بنیادی مزانشیمی می‌تواند منجر به جمعیت‌های سلولی با کاهش قدرت سلول‌های بنیادی شود که ممکن است اثربخشی بالینی را کاهش دهد. 
سیستم‌ها و داربست‌های تحویل سلولی جایگزین
یکی دیگر از روش‌های افزایش پتانسیل MSC از طریق روش‌های فیزیکی، از طریق سیستم‌های تحویل سلولی برای بهبود پیوند و زنده ماندن آن‌ها است. پلتفرم‌های مبتنی بر داربست که از مواد زیستی طبیعی و مصنوعی استفاده می‌کنند، می‌توانند با سلول‌های بنیادی مزانشیمی برای بهبود ادغام آن‌ها در محل‌های بافتی که در آن استفاده می‌شوند، کاشته شوند، به‌ویژه اگر ریزمحیط بافت گیرنده بیمار باشد یا برای سلول‌های بنیادی مزانشیمی اهداکننده نامطلوب باشد. نشان داده شده است که سلول‌های بنیادی مزانشیمی کشت‌شده روی داربست‌های مبتنی بر کیتوزان، پتانسیل تمایز غضروفی را افزایش می‌دهند، در حالی که همچنان نشانگرهای ساقه سلول‌های بنیادی مزانشیمی از جمله Oct4، Sox2 و Nanog را حفظ می‌کنند. 
اگرچه بسیاری از درمان‌های MSC در بسیاری از کارآزمایی‌های بالینی فواید قطعی و مشخصی را به همراه نداشته‌اند، تحقیقات بالینی و پیش‌بالینی فشرده‌ای برای بهینه‌سازی جنبه‌های پتانسیل بازسازی سلول‌های بنیادی و تعدیل‌کننده ایمنی در حال انجام است. همانطور که اهداف و مسیرهای کاربردی بیشتر برای افزایش قدرت سلول درمانی همچنان کشف و اصلاح می‌شوند، استراتژی‌های اصلاح سلول‌های بنیادی مزانشیمی از طریق روش‌های بیوشیمیایی، فیزیکی، ژنتیکی و اپی ژنتیکی باید به طور مداوم برای دستیابی به این کاربردهای بالینی مورد نظر بهینه شود.
پایان مطلب/.