به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، عضلانی شدن مجدد قلب پستانداران را می‌توان پس از پیوند سلولی کاردیومیوسیت‌های مشتق از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی (hiPSC) به دست آورد. با این حال، برای اجرایی شدن این کار به منظور رسیدن به بالین، چندین مانع باقی مانده است. زیرا هم بقای ضعیف سلول‌های کاشته‌شده مربوط به عروق ناکافی است، و هم پتانسیل ایجاد آریتموژنز کشنده با ماهیت سلولی جنینی CMهای نابالغ مرتبط است. در همین راستا محققان دانشگاه ویسکانسین-مدیسون و آکادمی سینیکا تایوان از ترکیبی از سلول‌های رشد یافته در آزمایشگاه برای بازسازی عضلات آسیب دیده قلب استفاده کرده‌اند. این مطالعه به چالش‌های استفاده از کاردیومیوسیت‌ها، سلول‌های عضلانی قلبی رشد یافته از سلول‌های بنیادی، می‌پردازد تا پیشرفتی حیاتی برای کاربردهای بالینی آینده را فراهم کند.

پیوند کاردیومیوسیت‌های تولید شده از سلول‌های بنیادی

تحقیقات قبلی نشان داده است که پیوند کاردیومیوسیت‌های تولید شده از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) می‌تواند جایگزین ماهیچه‌های قلب پستانداران شود. با این حال، دانشمندان تلاش کرده‌اند تا این درمان را به کلینیک بیاورند، تا حدی به این دلیل که سلول‌های کاشته شده به اندازه کافی رگ‌های خونی پایدار برای زنده ماندن طولانی مدت ایجاد نکرده‌اند. برای غلبه بر این مشکل، مطالعه جدید کاردیومیوسیت‌های رشد یافته در آزمایشگاه را با سلول‌های اندوتلیال مشتق شده از سلول‌های بنیادی، سلول‌هایی که خون را پوشش می‌دهند، ترکیب کردند. درمان ترکیبی همچنین ممکن است با آریتمی، مشکل قابل توجه دیگری در بازسازی قلب با کاردیومیوسیت‌های مشتق از سلول‌های بنیادی مقابله کند.

پیوند سلول‌های اندوتلیال مشتق شده از iPSC

دکتر پاتریک هسیه، محقق مؤسسه علوم بیومدیکال آکادمی سینیکا، گفت: «یافته‌های ما نشان می‌دهد که سلول‌های اندوتلیال مشتق شده از iPSC انسان می‌توانند به طور موثری عضلانی‌سازی مجدد قلب را توسط کاردیومیوسیت‌های مشتق شده از iPSC تقویت کنند و یک راه امیدوارکننده برای کاربردهای بالینی آینده ارائه دهند. ” دکتر هسیه این مطالعه را در حالی انجام داد که به عنوان استاد مدعو در مرکز پزشکی احیا کننده و سلول‌های بنیادی UW-Madison کار می کرد. برای تعیین اثر درمانی پیوند مشترک در موش‌ها و نخستی‌های غیرانسانی که دچار حمله قلبی شده‌اند، هسیه و نویسنده ارشد این مطالعه دکتر یو-چه چنگ با تیم کمپ، که به عنوان مدیر مرکز سلول‌های بنیادی و پزشکی احیاکننده خدمت می‌کند، همکاری کردند. همچنین تیمی از محققان در UW-Madison و مرکز ملی تحقیقات پستانداران ویسکانسین نیز در این کار فعالیت داشتند.

مزیت اصلی iPSCها برای سلول درمانی

سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs)، برنامه ریزی مجدد از سلول‌های سوماتیک با فاکتورهای تعریف شده، نوید بزرگی را برای پزشکی احیا کننده به عنوان منبع تجدید پذیر سلول‌های اتولوگ دارد. این سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی توانایی‌های غیرقابل انکاری در تولید قلب دارند و به طور گسترده برای ترمیم قلب آسیب دیده مورد بررسی قرار گرفته‌اند. این سلول‌های بنیادی که از سلول‌های سوماتیکی برنامه‌ریزی‌شده (سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs)) به دست می‌آیند، پتانسیل درمانی امیدوارکننده‌ای دارند .دکتر چنگ، مدیر پروژه در آکادمی سینیکا، توضیح داد: «مزیت اصلی iPSCها توانایی آن‌ها در تمایز به انواع سلول‌ها و به عنوان منبع ارزشمندی برای سلول درمانی است.

شیوه مطالعاتی

ما در ابتدا  سه رده از سلول‌های اندوتلیال مشتق از hiPSC (ECs) و hiPSC-CMs را از سه اهداکننده مستقل تولید کردیم و طول سارکومر hiPSC-CM، پروتئین اتصال شکاف و توانایی مدیریت کلسیم را در کشت مشترک با ECs آزمایش کردیم. در مرحله بعد، ما اثر درمانی پیوند همزمان hiPSC-ECs و hiPSC-CMs را در موش‌های دیابتی غیرچاق با نقص ایمنی ترکیبی شدید (NOD-SCID) که تحت انفارکتوس میوکارد قرار گرفتند (n≥4) بررسی کردیم. در این کار عملکرد قلب با اکوکاردیوگرافی ارزیابی شد، در حالی که رویدادهای آریتمی با استفاده از ECG 3 لید ثبت شد. ما همچنین از پستانداران سالم غیر انسانی (4=n) با تزریق سلولی برای مطالعه پیوند سلولی، بلوغ و ادغام hiPSC-CMs پیوندی، به تنهایی یا همراه با hiPSC-ECs، با تجزیه و تحلیل بافت‌شناسی استفاده کردیم. در آخر، ما سلول درمانی را در آسیب خونرسانی مجدد ایسکمیک در پستانداران غیر انسانی آزمایش کردیم (به ترتیب 4، 3 و 4 برای EC+CM، CM، و شاهد). عملکرد قلب با اکوکاردیوگرافی و MRI قلب نیز ارزیابی شد، این در حالی است که رویدادهای آریتمی توسط دستگاه‌های ضبط کننده ECG تله متریک بررسی شدند. در انتها نیز پیوند سلولی، رگزایی، و ادغام پیوند میزبان-گرافت پیوندهای انسانی نیز مورد بررسی قرار گرفتند.

نتیجه گیری

در مجموع ما نشان دادیم که iPSC-EC های انسانی، بلوغ و عملکرد hiPSC-CMs را در شرایط آزمایشگاهی و درون تنی را ارتقا می‌دهند. زیرا هنگامی که CMها با EC ها کشت شدند، فنوتیپ‌های بالغ‌تری را در ساختار و عملکرد سلولی نشان دادند. در مدل موش، این پیوند مشترک، عروق همراه با EC را افزایش داد، همینطور بلوغ CMs را در ناحیه انفارکتوس افزایش داده و عملکرد قلب را پس از انفارکتوس میوکارد بهبود بخشید. علاوه بر این، در پستانداران غیر انسانی، پیوند ECs و CMs به طور قابل توجهی اندازه پیوند و عروق را افزایش داده و عملکرد قلب را پس از خونرسانی مجدد ایسکمیک بهبود بخشید. این نتایج اثر هم افزایی ترکیب EC های مشتق شده از iPSC و CMها را برای درمان در قلب پس از انفارکتوس میوکارد نشان می‌دهد و یک استراتژی امیدوارکننده را برای ترجمه بالینی ممکن می‌سازد.

افزایش جریان خون و ارتقای بقای iPSC-cardiomyocytes

در این مطالعه، ما میلیاردها سلول اندوتلیال و کاردیومیوسیت را از همان خط iPSCs تولید کردیم تا به موش‌ها و پستانداران غیر انسانی تزریق کنیم. کمپ خاطرنشان کرد: ایده ساده این پروژه افزایش جریان خون و ارتقای بقای iPSC-cardiomyocytes با استفاده از سلول‌های اندوتلیال تشکیل‌دهنده رگ‌های خونی بود. وی افزود: اما واقعیت تولید آماده سازی سلولی بهینه و به دنبال آن تحویل دقیق به قلب، نشان دهنده تلاش فوق العاده یک تیم بین المللی از همکاران است. این تیم امیدوار است که مطالعات بیشتر پروتکل‌های پیوند سلولی آنها را اصلاح کند و ایمنی و کارایی طولانی مدت را ارزیابی کند. حسیه معتقد است که نتایج امیدوارکننده از این مطالعات منجر به آزمایش‌های بالینی با بیماران انسانی مبتلا به بیماری قلبی می‌شود. هسیه گفت: «به عنوان یک جراح قلب که اکنون بر تحقیقات ترجمه‌ای تمرکز می‌کنم، هیجان‌انگیزترین جنبه این تحقیق، پتانسیل تأثیرگذاری معنادار بر درمان بیماری قلبی است. تاکنون "شواهد بدست آمده از پیشرفت‌های قابل توجه در عملکرد قلب و بازسازی بافت ناشی از رویکرد سلول درمانی ترکیبی ما برای آینده پزشکی قلب و عروق الهام بخش و امیدوار کننده است."

پایان مطلب/.