تولید مواد ضد فرسودگی توسط سلول های بنیادی

دانشمندان دانشگاه علوم پزشکی Johns Hopkins گزارش دادند که سلول‌های بالغ می‌توانند با برنامه‌ریزی دوباره به سلول‌های بنیادی اولیه‌ی سازنده‌ی خود، بازگردند. این سلول‌ها، سلول‌های بنیادی چندتوان القایی (iPSCs) نامیده می‌شوند که توانایی تولید وزیکول‌های خارج سلولی را دارند که حاوی مواد مقوی تجدیدکننده، بازسازی کننده‌ی پروتئین‌ها، آنتی‌بادی‌ها یا سایر مواد ترمیم‌کننده برای فرآیند پیری سلولی می‌باشند.

به گفته‌ی این محققان، سلول‌های انسانی iPSCs نسبت به سایر انواع سلول‌های بنیادی بزرگسال که در طول این مطالعه مورد بررسی قرار گرفتند، می‌توانند مقدار بیشتری از این وزیکول‌های خارج سلولی، تولید کنند.

وزیکول‌های خارج سلولی به طور طبیعی در بسیاری از انواع سلول‌ها به فراوانی یافت می‌شوند و نقش بسیار مهمی در برقراری ارتباطات سلولی دارند. اندازه‌ی این وزیکول‌ها تقریباً یک هزارم قطر یک سلول است و می‌توانند موادی نظیر چربی‌ها و پروتئین‌ها را به سوی نوکلئیک اسیدها حمل کنند.

زمانی که یک سلول وزیکول‌های خارج سلولی ترشح می‌کند، سایر سلول‌هایی که در نزدیکی آن‌ قرار گرفته‌اند با یک مکش، وزیکول‌های کوچک و محتویات آن‌ها را به درون خود، می‌کشند. این روش می‌تواند در هدف قرار دادن سلول‌های فرسوده و رو به زوال، به کار گرفته شود.

محققان برای استفاده از این پتانسیل‌های درمانی که در این گونه وزیکول‌های خارج سلولی، یافت می‌شوند از سلول‌هایی به نام سلول‌های بنیادی مزانشیمی استفاده کردند. این سلول‌ها در بافت چربی یا مغز استخوان یافت می‌شوند و می‌توانند به سوی سایر سلول‌هایی که در این بافت‌ها حضور دارند، حرکت کنند.

محققان همچنین می‌توانند با دستکاری‌های ژنتیکی بر روی سلول‌های بنیادی، آن‌ها را وادار به تولید وزیکول‌های محتوی مواد ترمیمی- درمانی سلول نمایند که این مواد اغلب پروتئین‌ها می‌باشند.

محققان می‌گویند که سلول‌های بنیادی مزانشیمی، منبع مناسبی برای تولید این وزیکول‌ها نمی‌باشند، چراکه این سلول‌ها به اندازه‌ی سلول‌های iPSCs، چندمنظوره نیستند. همچنین برای تولید مقادیر زیادی از این گونه وزیکول‌های محتوی مواد ترمیمی، تعداد بیشتری سلول مورد نیاز است.

علاوه بر این، سلول‌های بنیادی مزانشیمی در محیط مایع سرم گاوی تغذیه و رشد می‌کنند که این محیط حاوی وزیکول‌های خارج سلولی با پتانسیل رفع آلودگی و عفونت‌ها می‌باشد. بنابراین، جداسازی و تشخیص این وزیکول‌ها از وزیکول‌های آزاد شده توسط سلول‌های بنیادی مزانشیمی، دشوار خواهد بود چراکه این وزیکول‌ها شباهت زیادی با یکدیگر دارند.

در مقابل، مایعی که برای نگهداری و تغذیه‌ی سلول‌های iPSCs انسانی در آزمایشگاه به کار می‌رود، فاقد هرگونه وزیکول‌های خارج سلولی و پروتئین‌های حیوانی است. این محیط مایع Essential 8 نامیده می‌شود.

محققان در این مطالعه، سلول‌هایی را یافتند که می‌توانند ۱۶ مرتبه بیشتر از سلول‌های بنیادی مزانشیمی، وزیکول ترشح کنند. این سلول‌ها همان iPSCs هستند که می‌توانند روزی در درمان بیماری‌های وابسته به پیری سلولی، به کار گرفته شوند.

محققان به منظور ایجاد مدلی برای پیری زودرس سلولی، گروهی از سلول‌های انسانی را با مهندسی ژنتیک تغییر دادند و وزیکول‌های آزاد شده از هر دو نوع سلول‌های مزانشیمی و iPSCs را به آن‌ها افزودند. هنگامی که محققان سلول‌های تغذیه شده توسط این وزیکول‌ها را بررسی نمودند و پروتئین‌های آن‌ها را آنالیز کردند، متوجه شدند، میزان پروتئین‌های آنتی اکسیدان که پراکسید ردوکسین نامیده می‌شوند درون سلول‌های تغذیه شونده با وزیکول‌های ترشح شده ازسلول‌های iPSCs افزایش یافته است. این پروتئین‌ها می‌توانند سلول‌ها را از هرگونه آسیب‌ و فرسودگی‌ محافظت نمایند.

به گفته‌ی یکی از محققان، سلول‌های iPSCs ممکن است روزی به بهترین ابزار برای انتقال مواد ترمیم‌کننده به سلول‌های فرسوده و بیمار، تبدیل شوند. بیماری‌هایی نظیر پیری زودرس و ALS (بیماری Lou Gehrig`s). اما این سلول‌ها برای سایر بیماری‌های وابسته به پیری نظیر سرطان، مناسب نیستند. چراکه سلول‌های iPSCs به طور طبیعی برای پیشرفت رشد سلولی و بازسازی آن‌ها طراحی شده‌اند که در این صورت می‌توانند به پیشروی سرطان کمک کنند.