به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پیوند سلول‌های پیش ساز طناب نخاعی (SCPC) مشتق شده از سلول‌های بنیادی پرتوان القا شده توسط انسان (iPSCs) اثرات مفیدی در درمان آسیب نخاعی (SCI) دارد. با این حال، وجود iPSCهای تمایز نیافته باقیمانده در میان دودمان تمایز یافته آنها خطر بالایی دارد زیرا این سلول‌ها می‌توانند تراتوم یا انواع دیگر تومورها را پس از پیوند ایجاد کنند. علیرغم نیاز به حذف این iPSCهای تمایز نیافته باقیمانده، هیچ نشانگر سطح خاصی نمی‌تواند آنها را برای حذف بعدی شناسایی کند. یک دستگاه میکروسیال کوچک می‌تواند تکنیک‌های سلول درمانی را برای بیماران آسیب نخاعی بهبود بخشد. این دستگاه می‌تواند درصد زیادی از سلول‌های بنیادی را که هنوز به طور کامل تبدیل به سلول‌های نخاعی نشده‌اند، حذف کند، سلول‌هایی که به طور بالقوه می‌توانند پس از پیوند به بیمار، تومور ایجاد کنند.  این دستگاه کوچک ساخته شده توسط دانشمندان MIT و اتحاد تحقیقات و فناوری سنگاپور-MIT می‌تواند برای بهبود ایمنی و اثربخشی درمان‌های سلول درمانی برای بیمارانی که از آسیب نخاعی رنج می‌برند استفاده شود. نتایج این تحقیق در Stem Cells Translational Medicine منتشر شده است.

اهمیت ارزیابی تومورزایی سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs)

به عنوان منبع بالقوه ای برای تولید انواع سلول‌های مختلف برای سلول درمانی، تبدیل سلول‌های سوماتیک مشتق شده از بیمار به سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) بسیاری از مسائل اخلاقی مرتبط با استفاده از سلول‌های بنیادی جنینی انسان (hESCs) را دور می‌زند. این iPSCها دارای پتانسیل بالایی در پزشکی بازساختی هستند، تومورزایی iPSCها یک مانع مهم برای کاربرد درمانی ایمن سلول‌های تمایز یافته مشتق شده از iPSC باقی می‌ماند. به دلیل خود تجدیدی نامحدود و پرتوانی آنها، باقیمانده iPSCهای تمایز نیافته در iPSCها می‌توانند توموزا شوند. خطر بالقوه تومورزایی iPSCهای تمایز نیافته باقیمانده به تعداد سلول‌های تمایز نیافته بستگی دارد. بنابراین، ارزیابی تومورزایی از سلول‌های تمایز یافته مشتق شده از iPSC برای هر رده سلولی برای اطمینان از استفاده درمانی ایمن آنها بسیار مهم است. زیرا سلول‌های تمایز نیافته می‌توانند به تومور تبدیل شوند، اما می‌توانند اثرات تصادفی دیگری در بدن داشته باشند، بنابراین برداشتن تعداد بیشتری از این سلول‌ها می‌تواند کارایی سلول‌درمانی‌ها و همچنین ایمنی را افزایش دهد.

مراحل تولید سلول قابل پیوند برای درمان

در سلول درمانی،  ابتدا پزشکان با برنامه ریزی مجدد برخی از سلول‌های پوست یا سلول‌های خونی گرفته شده از بیمار، سلول‌های بنیادی پرتوان القایی را ایجاد می‌کنند. سپس برای درمان آسیب نخاعی، آنها این سلول‌های بنیادی پرتوان را القا می‌کنند تا به سلول‌های پیش‌ساز تبدیل شوند، که قرار است به سلول‌های طناب نخاعی تمایز یابند. این پیش سازها در آخر به بیمار پیوند زده می‌شوند. این سلول‌های جدید می‌توانند بخشی از نخاع آسیب دیده را بازسازی کنند. با این حال، سلول‌های بنیادی پرتوانی که به طور کامل به سلول‌های دودمانی تمایز پیدا نمی‌کنند، می‌توانند تومور ایجاد کنند.

ساخت دستگاه مرتب‌کننده سلول‌های میکروسیالی

این تیم تحقیقاتی یک دسته‌بندی سلولی میکروسیالی ابداع کرد که می‌تواند تقریباً نیمی از سلول‌های تمایز نیافته - آنهایی که به طور بالقوه می‌توانند به تومور تبدیل شوند - را در یک دسته حذف کند، بدون اینکه آسیبی به سلول‌های پیش‌ساز کاملاً تشکیل‌شده وارد کند. این دستگاه با توان بالا که به مواد شیمیایی خاصی نیاز ندارد، می‌تواند بیش از 3 میلیون سلول را در دقیقه مرتب کند. علاوه بر این، محققان نشان داده‌اند که زنجیر کردن بسیاری از دستگاه‌ها با هم می‌تواند بیش از 500 میلیون سلول را در دقیقه دسته‌بندی کند، و این روش را به روشی مناسب‌تر برای بهبود ایمنی درمان‌های سلول درمانی تبدیل می‌کند. بعلاوه، تراشه پلاستیکی حاوی مرتب‌کننده سلول‌های میکروسیالی را می‌توان با هزینه بسیار کم در یک کارخانه به‌طور انبوه تولید کرد، بنابراین اجرای دستگاه در مقیاس آسان‌تر خواهد بود. حتی اگر شما یک سلول درمانی نجات دهنده زندگی دارید که برای بیماران معجزه می‌کند، اگر نتوانید آن را مقرون به صرفه، قابل اعتماد و ایمن بسازید، ممکن است تاثیر آن محدود باشد. بنابراین تیم ما به حل این مشکل علاقه مند است تا این درمان‌های قابل اطمینان‌تر و آسان‌تر در دسترس همه باشد.

کاهش ریسک تولید سلول‌های سرطانی

خطر سرطان ناشی از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی تمایز نیافته یکی از مهم ترین چالش ها در این نوع سلول درمانی است. هان می‌افزاید: «حتی اگر جمعیت بسیار کمی از سلول‌ها داشته باشید که کاملاً تمایز نیافته‌اند، باز هم می‌توانند به سلول‌های سرطانی تبدیل شوند». پزشکان و محققان اغلب به دنبال شناسایی و حذف این سلول‌ها با جستجوی نشانگرهای خاصی بر روی سطوح آنها هستند، اما تاکنون محققان نتوانسته اند نشانگری را پیدا کنند که مختص این سلول‌های تمایز نیافته باشد. روش‌های دیگر از مواد شیمیایی برای از بین بردن انتخابی این سلول‌ها استفاده می‌کنند، اما تکنیک‌های درمان شیمیایی ممکن است برای سلول‌های تمایز یافته مضر باشند. در همین راستا دستگاه مرتب‌کننده میکروسیال با توان بالا، که می‌تواند سلول‌ها را بر اساس اندازه مرتب کند، قبلاً توسط تیم CAMP پس از بیش از یک دهه کار ساخته شده بود. هان می‌گوید که قبلاً برای مرتب‌سازی سلول‌های ایمنی و سلول‌های استرومایی مزانشیمی (نوع دیگری از سلول‌های بنیادی) استفاده می‌شد و اکنون این تیم در حال گسترش استفاده از آن به سایر انواع سلول‌های بنیادی، مانند سلول‌های بنیادی پرتوان القایی است.

درمانی موثر و ایمن برای آسیب‌های نخاعی

Chew می گوید: "ما به استراتژی های ترمیمی برای افزایش ترمیم بافت پس از آسیب‌های نخاعی علاقه مندیم، زیرا این شرایط منجر به اختلال عملکردی ویرانگر می‌شود. متأسفانه، در حال حاضر هیچ رویکرد درمانی ترمیمی موثری برای آسیب‌های نخاعی وجود ندارد." سلول‌های پیش‌ساز طناب نخاعی مشتق‌شده از سلول‌های بنیادی پرتوان، نوید بزرگی برای درمان دارند، زیرا می‌توانند تمام انواع سلول‌های موجود در نخاع را برای بازگرداندن ساختار و عملکرد بافت تولید کنند. برای اینکه بتوانیم به طور موثر از این سلول‌ها استفاده کنیم، اولین قدم اطمینان از ایمنی آنهاست که هدف کار ماست.»

کشف جدید درباره سلول‌های بنیادی پرتوان

این تیم کشف کردند که سلول‌های بنیادی پرتوان بزرگ‌تر از اجدادهای مشتق شده از آنها هستند. این فرضیه وجود دارد که قبل از تمایز یک سلول بنیادی پرتوان، هسته آن حاوی تعداد زیادی ژن است که خاموش یا سرکوب نشده اند. از آنجایی که سلول برای یک عملکرد خاص متمایز می‌شود، بسیاری از ژن‌هایی را که دیگر به آنها نیازی ندارد سرکوب می‌کند و به طور قابل توجهی هسته را کوچک می‌کند. دستگاه میکروسیال از این تفاوت اندازه برای مرتب‌سازی سلول‌ها استفاده می‌کند.

مرتب سازی مارپیچی

کانال‌های میکروسیال در تراشه پلاستیکی یک چهارم یک ورودی، یک مارپیچ و چهار خروجی تشکیل می‌دهند که سلول‌هایی با اندازه‌های مختلف خروجی می‌دهند. از آنجایی که سلول‌ها با سرعت بسیار زیاد از طریق مارپیچ عبور می ‌کنند، نیروهای مختلفی از جمله نیروهای گریز از مرکز بر روی سلول‌ها وارد می شوند. این نیروها برای متمرکز کردن سلول‌ها در یک مکان خاص در جریان سیال مقابله می‌کنند. این نقطه تمرکز به اندازه سلول‌ها بستگی دارد و به طور موثر آنها را از طریق خروجی‌های جداگانه مرتب می‌کند. محققان دریافتند که می‌توانند با دو بار اجرای مرتب‌کننده، ابتدا با سرعت کمتر، سلول‌های بزرگ‌تر را به دیواره‌ها بچسپانند تا سلول‌های کوچک‌تر مرتب شوند، سپس با سرعت بالاتر، سلول‌های بزرگ‌تر را مرتب کنند، تا از این طریق عملکرد مرتب‌کننده را بهبود بخشند. هان اضافه می‌کند که به یک معنا، این دستگاه مانند یک سانتریفیوژ عمل می‌کند، اما مرتب‌کننده میکروسیال برای انتخاب سلول‌های مرتب شده نیازی به دخالت انسان ندارد.

کاهش قابل توجه خطر ایجاد تومور

محققان نشان دادند که دستگاه آنها می تواند حدود 50 درصد از سلول‌های بزرگتر را با یک پاس حذف کند. آنها آزمایشاتی را انجام دادند تا تأیید کنند که سلول‌های بزرگتری که حذف می‌کنند، در واقع با خطر بالاتر تومور مرتبط هستند. "در حالی که ما نمی‌توانیم 100 درصد این سلول‌ها را حذف کنیم، هنوز معتقدیم که این خطر را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. امیدواریم نوع سلول اصلی به اندازه کافی خوب باشد که سلول‌های تمایز نیافته زیادی نداشته باشیم. سپس این فرآیند می‌تواند باعث شود این سلول‌ها حتی امن‌تر هم هستند.» نکته مهم این است که مرتب کننده میکروسیال ارزان قیمت، که می تواند در مقیاس با تکنیک های تولید استاندارد تولید شود، از هیچ نوع فیلتراسیون استفاده نمی کند. فیلترها ممکن است مسدود شوند یا خراب شوند، بنابراین یک دستگاه بدون فیلتر را می توان برای مدت زمان طولانی تری استفاده کرد. اکنون که آنها در مقیاس کوچک موفقیت خود را نشان داده اند، محققان در حال انجام مطالعات بزرگتر و مدل‌های حیوانی هستند تا ببینند آیا سلول‌های خالص شده در داخل بدن بهتر عمل می کنند یا خیر.

هان می‌گوید: «اگر بتوانیم این مزایا را در داخل بدن به‌طور قانع‌کننده نشان دهیم، در آینده ممکن است کاربردهای هیجان‌انگیزتری برای این تکنیک وجود داشته باشد.

پایان مطلب/.