سلول‌های بنیادی جنینی چیست و چه کاربردی دارند؟

سلول‌های بنیادی جنینی (Embryonic Stem Cells – ESCs) یکی از مهمترین دستاوردهای زیست‌شناسی و پزشکی مدرن هستند که به دلیل توانایی در تمایز به انواع سلولهای بدن، امیدهای زیادی را برای درمان بیماری‌های صعب‌العلاج ایجاد کرده‌اند. این سلول‌ها از توده سلولی داخلی بلاستوسیست در مراحل اولیه رشد جنین به دست می‌آیند و قابلیت خودنوزایی (Self-renewal) و تمایز به هر سه لایه زاینده (اندودرم، مزودرم و اکتودرم) را دارند. با من همراه باشید تا در این مقاله ویژگی‌های سلول‌های بنیادی جنینی، روش‌های کشت و نگهداری و کاربردهای بالینی آنها را مطالعه کنیم.

ویژگی‌های مهم سلول‌های بنیادی جنینی برای پزشکی بازساختی

سلول‌های بنیادی جنینی انسان برای اولین بار در سال ۱۹۹۸ با موفقیت در آزمایشگاه کشت داده شدند. سلول‌های بنیادی جنینی دو ویژگی منحصر به فرد دارند:

• توانایی تکثیر نامحدود در حالت اولیه
• قابلیت تبدیل به انواع مختلف سلول‌های تخصص یافته

از آنجا که سلول‌های بنیادی جنینی انسان تنها اخیراً برای تحقیق در دسترس قرار گرفته‌اند، بیشتر آنچه درباره سلول‌های بنیادی جنینی شناخته شده است از مطالعات روی موش به دست آمده است که نمی‌توان آن را به عنوان شواهد قطعی از قابلیت‌های سلول‌های انسانی در نظر گرفت. در موش‌ها، دانشمندان توانسته‌اند این سلول‌ها را به انواع مختلفی از سلول‌ها از جمله:

• سلول‌های عصبی
• سلول‌های استخوانی
• سلول‌های خونی
• سلول‌های عضلانی از جمله سلول‌های قلبی
• سلول‌های چربی
• سلول‌های تولیدکننده انسولین در پانکراس

تبدیل کنند.

کاربرد سلولهای بنیادی جنینی

• مدلسازی بیماریها

با استفاده از تکنیک‌های مهندسی ژنتیک، می‌توان سلولهای بنیادی جنینی را به گونه‌ای دستکاری کرد که مدل‌های بیماریهای ژنتیکی را شبیه‌سازی کنند.

• پزشکی بازساختی
  • درمان بیماری‌های عصبی: تمایز سلول‌های بنیادی جنینی به نورونهای دوپامینرژیک می‌تواند در درمان پارکینسون مؤثر باشد.
  • دیابت نوع 1: تولید سلول‌های بتای پانکراس برای ترشح انسولین
  • بیماریهای قلبی: تمایز به کاردیومیوسیتها برای ترمیم بافت آسیب دیده قلب پس از سکته قلبی

• غربالگری دارویی

از این سلولها برای تست سمیت و اثربخشی داروهای جدید استفاده می‌شود تا عوارض جانبی احتمالی قبل از آزمایشات انسانی شناسایی شود.

جداسازی و کشت سلولهای بنیادی جنینی

برای استخراج سلولهای بنیادی جنینی، مراحل زیر انجام می‌شود:

• جداسازی از بلاستوسیست

بلاستوسیست ساختاری است که در روز ۵-۶ پس از لقاح در پستانداران تشکیل می‌شود. توده سلولی داخلی (ICM)  بلاستوسیست جدا شده و در محیط کشت حاوی فاکتورهای رشد کشت داده می‌شود تا کلونی‌های سلولی بنیادی تشکیل شوند.

• کشت در محیط آزمایشگاهی

برای نگهداری این سلول‌ها در حالت اولیه، آنها را روی لایه ای از سلول های تغذیه کننده (معمولاً سلول‌های جنینی موش) کشت می‌دهند. امروزه از محیط‌های کشت بدون سلول تغذیه‌ای نیز استفاده می‌شود تا خطر آلودگی با عوامل حیوانی کاهش یابد. این سلول‌های تغذیه کننده با ترشح فاکتورهای رشد، از تخصصی شدن سلول‌های بنیادی جلوگیری می‌کنند.

• حفظ حالت پرتوانی

برای جلوگیری از تمایز ناخواسته، این سلول‌ها باید به صورت منظم پاساژ داده شوند و فاکتورهای مهارکننده تمایز در محیط کشت وجود داشته باشد. وقتی این سلول‌ها از محیط کشت جدا می‌شوند، به صورت توده‌های سلولی سه بعدی درمی‌آیند که می‌توانند به انواع مختلف سلول‌ها تبدیل شوند.

شواهد حمایت‌کننده از پتانسیل سلول‌های بنیادی جنینی برای استفاده در پزشکی بازساختی

طبق گزارشات محققین سلول‌های بنیادی جنینی انسان منبع بالقوه نامحدودی از سلول‌ها را فراهم خواهند کرد که در شرایط آزمایشگاهی تمایز یافته‌اند و برای درمان‌های پیوندی شامل کبد، سیستم عصبی و پانکراس کاربرد خواهند داشت. اگر سلول‌های بنیادی خونساز (HSCs) مشتق شده از سلول‌های بنیادی جنینی انسان (با استفاده از داروهای سرکوب‌کننده ایمنی) بتوانند با موفقیت به سیستم خونی گیرنده پیوند منتقل شوند ، هر بافت پیوندی (مانند کلیه یا پانکراس) که با همان سلول‌های بنیادی جنینی توسعه یافته باشد، از نظر تئوری توسط گیرنده رد نخواهد شد، زیرا سلول‌های ایمنی تولید شده در خون گیرنده توسط سلول‌های بنیادی خونساز، بافت پیوندی را به عنوان بخشی از بافت خود تشخیص خواهند داد.

این مطالعات نویدبخش هستند، اما شواهد قطعی ارائه نمی‌دهند که درمان‌های مشابه در انسان مؤثر باشند. سلول‌های بنیادی جنینی انسان باید در مدل‌های پستانداران، مانند مدل‌های بیماری پارکینسون و دیابت شیرین در میمون آزمایش شوند. روش‌هایی برای پیوند سلول‌های بنیادی جنینی باید توسعه یابد، همچنین روش‌هایی برای تعیین اینکه آیا سلول‌ها پس از پیوند به درستی رشد و عملکرد می‌کنند. در برخی موارد، مهم است که اطمینان حاصل شود سلول‌ها یا بافت‌های پیوند شده به درستی در بافت‌های موجود، مانند بافت قلب و عصبی قرار گرفته و موقعیت‌یابی شده‌اند.

موانع و خطرات مرتبط با استفاده از سلول‌های بنیادی جنینی

علاوه بر نشان دادن اثربخشی عملکردی پیوند سلول‌های بنیادی جنینی، لازم است خطراتی که سلول‌های بنیادی جنینی ممکن است ایجاد کنند، شناسایی و به حداقل رسانده یا حذف شوند. خطرات و چالش‌های پیش‌رو در استفاده از سلولهای بنیادی جنینی شامل:

• تشکیل تومور: اگر سلول‌ها قبل از پیوند به خوبی تخصصی نشوند، ممکن است در بدن تومور ایجاد کنند.
• پاسخ ایمنی: مانند هر پیوند دیگری، ممکن است بدن بیمار این سلول ها را پس بزند.
• نیاز به تحقیقات بیشتر: بیشتر نتایج مثبت تاکنون در موش ها مشاهده شده و نیاز به آزمایش روی حیوانات بزرگتر وجود دارد.

بنابراین، خیلی زود است که بگوییم آیا استفاده مستقیم از سلول‌های بنیادی جنینی انسان در پزشکی بازساختی مناسب خواهد بود یا خیر. مسلماً باید اطلاعات زیادی درباره چگونگی کنترل بدن بر تمایز سلول‌های بنیادی روشن شود و این هنوز به طور قابل اعتماد در شرایط آزمایشگاهی بازتولید نشده است. از طرف دیگر، مشکلات احتمالی مرتبط با پیوند سلول‌های بنیادی جنینی مشترک با تمام پیوندها هستند، مانند خطر عفونت و خطر رد بافت. رد بافت یک مانع جدی برای پیوند موفق سلول‌های بنیادی و بافت‌های مشتق شده از آنها است.

سوالات متداول

تجربه بیماران

الناز، ۳۴ ساله (بهبود پس از آسیب نخاعی): پس از تصادف، از کمر به پایین فلج بودم. پس از تزریق سلول‌های بنیادی جنینی در یک کارآزمایی بالینی، حس پاهایم کمی برگشت و اکنون می‌توانم با کمک واکر راه بروم.

علی، ۵۰ ساله (درمان پارکینسون): پس از دریافت سلولهای بنیادی، لرزش غیرقابل کنترل دست‌هایم تا ۴۰ درصد کاهش یافت.

سارا، ۲۹ ساله (دیابت نوع ۱): انسولین تزریق می‌کردم تا زمانیکه در یک آزمایش بالینی، سلول‌های بنیادی به سلول‌های بتای پانکراس تبدیل شدند. اکنون نیازم به انسولین کمتر شده است.

رضا، ۶۰ ساله (نارسایی قلبی): پس از سکته، قلبم ضعیف شده بود. تزریق سلول‌های بنیادی به عضله قلب باعث بهبود پمپاژ خون شد.

زینب، ۴۵ ساله (بیماری چشمی (دژنراسیون ماکولا)): بینایی‌ام در حال نابودی بود. پیوند سلول‌های بنیادی به شبکیه، بینایی مرا تثبیت کرد.

جمع بندی

سلولهای بنیادی جنینی یکی از امیدوارکننده‌ترین ابزارهای پزشکی مدرن هستند که پتانسیل درمان بسیاری از بیماری‌های لاعلاج را دارند. با وجود چالشهای اخلاقی و فنی، تحقیقات در این زمینه به سرعت در حال پیشرفت است و می‌تواند انقلابی در درمان‌های پزشکی آینده ایجاد کند. توسعه روش‌های جایگزین مانند iPSCs نیز می‌تواند راه‌حلی برای کاهش تنش‌های اخلاقی باشد. پیشرفت‌های اخیر در فناوریهای ویرایش ژن و توسعه روش‌های کشت سه بعدی افق‌های جدیدی را در تحقیقات سلول‌های بنیادی جنینی گشوده است. همچنین، تلاش‌ها برای کاهش رد پیوند با استفاده از سلول‌های سازگار از نظر ایمونولوژیکی ادامه دارد.

منبع

Embryonic Stem Cells – Stem Cells and the Future of Regenerative Medicine – NCBI Bookshelf

Embryonic Stem Cell – Definition and Uses | Biology Dictionary