پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

 

به گزارش مرکز روابط عمومی ستاد توسعه فناوری های پزشکی بازساختی ، داخلی ترین لایه رگ های خونی از سلول های اندوتلیال تشکیل می شود که به نوبه خود در ایجاد بیماری های سیستم قلبی-عروقی نقش دارند. 

بنابراین سلول های اندوتلیال انسانی برای بررسی برون‌تنی علل این بیماری ها مورد نیاز هستند.

محققان بیمارستان دانشگاهی بن (UKB) و دانشگاه بن، یک روش بسیار کارآمد، مقرون به صرفه و قابل تکرار برای تولید سلول های اندوتلیال عملکردی از سلول های بنیادی پرتوان القایی انسان (hiPSCs) جهت انجام آزمایشات برون‌تنی ایجاد کرده اند. نتایج این مطالعه در مجله Cardiovascular Research منتشر شده است.

سلول های اندوتلیال که بخش درونی رگ های خونی را می پوشانند، وظایف مختلفی مانند تنظیم فشار خون و لخته شدن خون را در بدن انسان انجام می دهند. آنها همچنین در ایجاد بیماری های قلبی-عروقی نقش دارند. سلول های اندوتلیال انسانی برای مطالعه اساس این بیماری ها بصورت برون‌تنی مورد نیاز هستند.

پروفسور برند کی. فلیشمن، نویسنده ارشد این مقاله و مدیر انستیتو فیزیولوژی I در UKB، بیان کرد: "سلول های hiPSC یک رویکرد امیدوارکننده برای این موضوع هستند. از آنجایی که آنها هنوز به یک نوع بافت خاص تعلق ندارند، پتانسیل تمایز به انواع مختلف سلول از جمله سلول های اندوتلیال را دارند." 

در گذشته استراتژی‌های مختلفی برای تمایز hiPSCها به سلول‌های اندوتلیال توسعه یافته‌اند. یکی از کارآمدترین رویکردها تا به امروز، مبتنی بر استفاده از فاکتورهای رشد مختلف در ترکیب با یک مرحله خالص سازی، برای دست‌یابی به سلول های اندوتلیال تولید شده می‌باشد. در رویکردی دیگر، فاکتورهای رونویسی به طور خاص برای کنترل تبدیل hiPSCها به سلول های اندوتلیال فعال می شوند.

اخیراً، یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری جورج چرچ از دانشکده پزشکی هاروارد و ولکر بوسکمپ از UKB، "فاکتور رونویسی 2 نوع ETS " با نام اختصاری ETV2 را به عنوان یک محرک مهم در این فرآیند شناسایی کردند.

علاوه بر این، تیم یک رده hiPSC را توسعه داد که در این رده، فاکتور رونویسی ETV2 می تواند به طور خاص با افزودن آنتی بیوتیک داکسی سایکلین فعال شود. این نوع خاص سلول بنیادی، "PGP1 ETV2 iso2" نامیده می شود.

گروه تحقیقاتی دکتر سارا ریک از موسسه فیزیولوژی I، همراه با کریتیکا شارما از تیم پروفسور بوسکمپ، پروتکل تمایز رده PGP1-ETV2-iso2 (پروتکل ETV2) را بهبود داده و آن را با استراتژی "استفاده از فاکتورهای رشد" مقایسه کردند. 

دکتر ریک اذعان داشت: «ما توانستیم نشان دهیم که پروتکل بهینه شده ETV2، کارآمدتر و مقرون به صرفه‌تر از پروتکل استفاده از فاکتورهای رشد است.»

دلیل این موضوع، تولید سریع‌تر سلول‌های اندوتلیال است که به افزودنی‌های کمتری برای محیط کشت نیاز دارد و مرحله خالص‌سازی اضافی لزومی ندارد. علاوه بر این، این فرآیند کاملا قابل تکرار است و می تواند به راحتی برای سایر رده‌های hiPSC نیز مورداستفاده قرار گیرد.

سلول های حاصله به انواع سلول های دیگر آلوده نیستند و همچنین در دوره های کشت طولانی تر، پایداری خود را حفظ می‌کنند. آنها پروتئین های خاص سلول های اندوتلیال را تولید کرده و همچنین خواص عملکردی معمول سلول های اندوتلیال را نشان می دهند. با اصلاح پروتکل تمایز، می توان به صورت ترجیحی سلول های اندوتلیال با خواص شریانی یا وریدی را بدست آورد.

اگرچه این رده شبیه به سلول های اندوتلیال تمایز یافته با پروتکل فاکتور رشد هستند، شواهدی وجود دارد که سلول های اندوتلیال پروتکل ETV2 کمی درجه بلوغ کمی بالاتری دارند.

پروفسور بوسکمپ بیان کرد: "در مقایسه با سلول های اندوتلیال انسانی حاصل از ورید ناف، هر دو نوع سلول های اندوتلیال مشتق از hiPSC به طور کامل توسعه نیافته اند، که احتمالاً به دلیل فقدان تأثیرات خارجی مانند عدم وجود جریان خون است." 

بر اساس این گزارش، تصور محققان بن بر این است که در آینده رده PGP1-ETV2-iso2 و سلول‌های اندوتلیال تولید شده از آن، برای مدل‌سازی و مطالعه بیماری‌های عروقی انسان استفاده می‌شود، که در آن اندوتلیوم در ظرف کشت سلولی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

این سوال علمی توسط دکتر ریک و پروفسور فلیشمن در پروژه C01 مورد تحقیق قرار گرفته است. سلول‌های اندوتلیال همچنین می‌توانند در تحقیقات ارگانوئیدی جهت توسعه ارگانوئیدهایی با سیستم عروقی استفاده شوند.

دکتر ریک می‌گوید: «علاوه بر این، ما همچنین علاقه‌مندیم بدانیم که کدام روش‌ کشت، «درجه بلوغ» سلول‌های اندوتلیال را پس از تمایز افزایش می‌دهد، به طوری که ویژگی‌های آنها بیشتر با سلول‌های اندوتلیال بالغ مطابقت داشته باشد.»