بازسازی رگ های خونی شبکیه چشم به کمک سلول های بنیادی

محققان مرکز پزشکی جان هاپکینز (John Hopkins)، طی مطالعه‌ای موفق شدند تا ساعت زیستی سلول‌ها را به عقب بازگردانند. آن‌ها در آزمایشگاه خود، سلول‌های بالغ انسانی را به مرحله‌ی اولیه بازگردانده و پتانسیل درونی آن‌ها را جهت جایگزینی و بازسازی آسیب‌های وارده به رگ‌های خونی موجود در شبکیه چشم که در اثر بیماری دیابت ایجاد شده بودند، رمزگشایی نمودند. یافته‌های این مطالعه می‌تواند روش‌های پیشرفته‌ای را در پزشکی بازساختی پایه‌گذاری نماید. به این ترتیب می‌توان بیماری‌های شبکیه و نیز سایر بیماری‌های کاهش‌دهنده‌ی قدرت بینایی را که در اثر دیابت ایجاد می‌شوند، درمان نمود.

به گفته‌ محققان، نتایج حاصل از این مطالعه می‌تواند ما را یک قدم به استفاده بیشتر و گسترده‌تر از سلول‌های بنیادی در پزشکی بازساختی نزدیک‌تر سازد. آن‌ها توانستند در این مطالعه بدون مواجهه با مشکلات پیشین که در این حوزه وجود داشت، سلول‌ها را بدون آنکه دستخوش سرطان شوند، تمایز دهند.

براساس گزارش‌های مؤسسه ملی چشم، بیماری شبکیه ناشی از دیابت، یکی از عوامل نابینایی بزرگسالان در ایالات متحده آمریکا محسوب می‌شود. محققان تخمین زده‌اند که تا سال 2050، برخی از 14.6 میلیون آمریکایی در شرایطی قرار خواهند گرفت که رگ‌های خونی غیرطبیعی در شبکیه چشم آنان در ناحیه‌ای که نور پردازش می‌گردد، ایجاد می‌شوند.

برای شروع این آزمایش، محققان، سلول‌های فیبروبلاست که سلول‌های متصل کننده بافتی می‌باشند، از یک فرد مبتلا به دیابت نوع 1 استخراج و برای تبدیل شدن به سلول‌های بنیادی، آن‌ها را بازبرنامه‌ریزی نمودند. این سلول‌ها پس از بازبرنامه‌ریزی، پتانسیل تبدیل شدن به همه انواع بافت‌ها در بدن از جمله، رگ‌های خونی را کسب نمودند.

این تیم تحقیقاتی توانستند سلول‌های بنیادی فیبروبلاستی را به گونه‌ای بازبرنامه‌ریزی نمایند تا به مرحله‌ای حتی اولیه‌تر از مرحله‌ سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی، بازگردند. مرحله‌ای که بسیار شبیه به مرحله قرارگیری سلول‌ها، تنها 6 روز پس از لقاح می‌باشد. در این زمان سلول‌ها، بسیار ساده‌تر هستند و توانایی بیشتری برای تبدیل شدن به همه انواع سلول‌ها را دارا می‌باشند. همچنین سلول‌ها در این مرحله، بسیار کارآمدتر از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی عمل می‌کنند.

به این منظور، محققان، سلول‌ها را در یک حمام مواد مغذی و شیمیایی شستشو دادند. این حمام مخلوطی از 2 دارویی بود که سایر دانشمندان، در گذشته از آن برای بازبرنامه‌ریزی سلول‌های بنیادی استفاده کرده بودند: GSK3β مهارکننده‌ی CHIR99021 که از انباشته‌شدن کربوهیدرات در داخل سلول‌ها، ممانعت می‌کند و MEK مهارکننده‌ی PD0325901 که یک داروی ضدسرطان تجربی است که از رشد سلول‌های سرطانی جلوگیری می‌کند.

این تیم همچنین اثر داروی سوم را نیز بررسی نمودند؛ مهارکننده‌یPARP که یک داروی ضدسرطانی رایج برای درمان انواع سرطان‌ها، مانند سرطان‌های تخمدان و پستان می‌باشد.

آنچه که باعث شگفتی محققان گردید، آن بود، که مجموعه سه‌گانه از مهارکننده‌های MEK، GSK3β و PARP، ساعت زیستی سلول‌ها را به عقب بازمی‌گردانند. به همین دلیل، این مجموعه سه‌گانه، مجموعه 3 i، نام گرفت. مجموعه 3 i به طرز شگفت‌انگیزی، مجموعه اپی‌ژنتیکی بیماری را از سلول‌های دهنده حذف نموده و سلول‌ها را به مرحله‌ای از سلول بنیادی که سالم و غیردیابتی بود، بازمی‌گرداند.

تیم تحقیقاتی به منظور مطالعات بیشتر، پروفایل مولکولی سلول‌های بنیادی بازبرنامه‌ریزی شده را بررسی نمودند که شامل بررسی میزان پروتئین‌هایی نظیر NANOG، NR5AZ، DPPA3 و E-cadherin بود که در تمایز سلولی نقش دارند. بررسی‌ها نشان داد که این پروفایل مولکولی بسیار شبیه به پروفایل مولکولی سلول‌های اولیه‌ای است که تنها 6 روز پس از لقاح تشکیل شده‌اند(سلول‌های ساده اپی بلاست).

آن‌ها همچنین دریافتند که تغییرات غیرمعمولی در سلول‌های بنیادی بازبرنامه‌ریزی شده توسط مجموعه 3 i، بویژه در فاکتورهایی از آن‌ها که اصلاح DNA را برعهده دارند و فاکتورهای اپی‌ژنتیک نامیده می‌شوند، دیده نمی‌شود.

محققان سرانجام سلول‌های پیش‌ساز رگ‌زا را که از سلول‌های بنیادی اولیه منشأ گرفته بودند را به درون چشم‌های یک موش که از بیماری شبکیه وابسته به دیابت رنج می‌برد، تزریق نمودند. این سلول‌ها که توانایی تشکیل رگ‌های خونی جدید را داشتند، به درونی‌ترین لایه‌ی بافت شبکیه مهاجرت کرده و حلقه‌ای را درون چشم تشکیل دادند. این سلول‌ها بسیار کارآمدتر از سلول‌های رگ‌زایی عمل می‌کردند که از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی منشأ گرفته بودند. سلول‌های پیش‌ساز رگ‌زا در شبکیه مستقر شدند و در طول 4 هفته مطالعه، بالاترین بقا را نسبت به سایر سلول‌ها از خود نشان دادند.

تیم تحقیقاتی برای سنجش کار خود، سلول‌های فیبروبلاست دیابتی را با استفاده از روش‌های استاندارد معمول به سلول‌های بنیادی غیراولیه بازبرنامه‌ریزی نمودند و مشاهده کردند که سلول‌های پیش‌ساز رگ‌زا در این حالت نتوانستند مانند سلول‌های بنیادی اولیه به مناطق عمیق‌تر شبکیه مهاجرت کنند و همچنین نتوانستند به اندازه ‌آن‌ها بقا داشته باشند.