پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

سلول، که می تواند از استخوان انسان و یا از سلول هایی اختصاصی در چربی جدا شود، منجر به ارتقای سلول های اجدادی ای می شود که می توانند استخوان جدید، استروما اسفنجی استخوان داخلی و غضروف را بسازد که جهت عملکرد آسان و بی دردسر زانو و مفاصلمان کمک می کند.
این یافته ها به پژوهشگران این امکان را می دهد تا نوعی از درخت خانواده ی از سلولهای بنیادی را جهت توسعه و نگهداری اسکلت انسان ایجاد کند. این  امر همچنین می تواند راه را برای درمان بازسازی استخوان و غضروف در انسان ها هموار کند.
Michael Longaker، MD، استاد جراحی پلاستیک و ترمیمی، گفت: "هر روز کودکان و بزرگسالان نیاز به استخوان، غضروفی و بافت استرومال طبیعی دارند." به عنوان مثال 75 ميليون آمريكايي مبتلا به آرتريت وجود دارند. تصور كنيد بتوانيم به راحتي سلول هاي چربي گرفته شده از طریق ليپوساكشن را به سلول هاي بنيادي ای تبديل كنيم كه بتوانند جهت تولید غضروف جدید در مفصل بیماران تزريق شود، يا ممکن است بتوانيم براي ترميم شکستگی در افراد مسن تر، تشکیل استخوان جدید را تحریک کنیم."
سلول های بنیادی اسکلتی متمایز از سلول های دیگری است که تحت عنوان سلول های بنیادی مزانشیمی شناخته می شود و می تواند بافت های اسکلتی، چربی و عضله را تولید کند. سلول های بنیادی مزانشیمی، که می توانند از خون، مغز استخوان و یا چربی جدا شوند، توسط بعضی از پزشکان به عنوان سلول های بنیادی چند توان مورد استفاده قرار می گیرند.
Chan گفت: "سلول های بنیادی مزانشیمی به آسانی شناسایی شده و احتمالا شامل جمعیت های زیادی از سلول ها می باشد که هر کدام ممکن است به صورتی متفاوت و غیر قابل پیش بینی به سیگنال های تمایز پاسخ دهند." "در مقابل، سلول های بنیادی اسکلتی که شناسایی کرده اند، دارای تمام ویژگی های مشخصی از سلول های بنیادی کامل، پرتوان، خود تجدیدپذیر و خاص بافت می باشند. آنها با توجه به پتانسیل سرنوشت خود فقط به بافت های اسکلتی محدود می شوند، که آنها را به لحاظ بالینی بسیار مفید کرده است. "
اگرچه انسان معمولا شكستگي استخوان را به خوبي بهبود مي دهد، اما برخي از اين توانايي ها را با افزایش سن کاهش یافته و به طور کامل توانایی بازسازی غضروف هایی که با افزایش سن و استفاده ی مکرر، ضعیف شده اند را از دست می دهند. محققان متوجه شده اند که اگرچه سلول های بنیادی اسکلتی می توانند به صورت بالینی مورد استفاده قرار گرفته و جایگزین استخوان یا غضروف آسیب دیده یا از دست رفته بشود، اما شناسایی آن بسیار دشوار می باشد.
بر خلاف سلول های بنیادی جنینی که فقط در مراحل اولیه تکوین وجود دارند، سلول های بنیادی بالغ در همه انواع بافت های مهم یافت می شود، در حالی که در انتظار زمان لازم برای بهبود دادن آسیب یا تروما می باشد. هر سلول بنیادی بالغ دارای محدودیت خطی است - یعنی سلول های پیش سازی را می سازد که فقط به سلول هایی که به طور طبیعی در بافت وجود دارند، رشد می کنند. برای اسکلت ما این به معنی سلول هایی است که استخوان، غضروف و استروما را تشکیل می دهند.
Chan ، Longaker و همکارانشان امیدوار بودند که بتوانند از آنچه که از شناسایی سلول های بنیادی اسکلتی موش فرا گرفته بودند استفاده کنند تا بتوانند ، سلول های بنیادی مشابه را در انسان به سرعت جدا کنند. اما این کار بسیار سخت تر از آن چیزی بود که پیش بینی شده بود. بیشتر تلاش ها برای جداسازی سلولی بر استفاده از تکنولوژی ای تحت عنوان دسته بندی سلول های فعال فلورسانس تمرکز می کنند تا سلول ها را بر اساس بیان پروتئین ها بر روی سطح آنها جدا کنند. اغلب انواع سلول های مشابه از گونه های مختلف دارای برخی نشانگرهای کلیدی سطحی سلول به می باشند.
اما مشخص شد که سلول بنیادی اسکلتی انسان دارای چند نشانگر مشترک را با همتای موشی خود به می باشند. در عوض، محققان باید پروفایل های بیان ژن را در سلول های بنیادی اسکلتی موش با انواعی از چندین نوع سلول انسانی موجود در انتهای در حال رشد استخوان انسان، مقایسه کنند. انجام این کار، آنها قادر به شناسایی جمعیت سلولی ای کرده است که بسیاری از پروتئین های مشابه سلول های بنیادی اسکلتی موش را تولید می کند. سپس برای شناسایی مارکرهای سطح سلول های انسانی به عقب بر می گردند و آنها را به عنوان یک جمعیت خالص مورد مطالعه قرار دهند.
Longaker گفت: "این کاملا یک چالش بوده و به تیمی بزرگ از محققان بین رشته ای نیاز داشت، اما در نهایت Chuck  و همکارانش قادر به شناسایی رده ای از بیومارکر ها شدند که ما احساس می کردیم دارای توانایی بالایی می باشند." سپس آنها مجبور به اثبات دو چیز شدند: آیا این سلول ها خود را تجدید می کنند یا خودشان را به طور نامحدود می برند و می توانند سه رشته اصلی را تشکیل داده که اسکلت انسان را تشکیل می دهند؟ "
محققان نشان دادند که سلول های بنیادی اسکلتی انسان که آن ها شناسایی کرده اند، خود تجدید شده و قادر به ساخت پروتئین های استخوانی، غضروف و استروما می باشند. این ها از پایان استخوان و نیز در نزدیکی محل شکستگی های بهبود یافته که تعداد سلول ها افزایش می یابد، استخراج می شوند. و نه تنها می تواند از محل های شکستگی جدا شوند، بلکه می تواند از سلول های چربی انسانی برنامه ریزی شده و یا سلول های بنیادی پر توان القایی  تولید شود تا سرانجام به بافت اسکلتی تبدیل شود.
جالب توجه است که سلول های بنیادی اسکلتی همچنین یک محیط پرورش دهنده برای رشد سلول های بنیادی خونساز انسان _یا سلول های مغز استخوانمان که منجر به ایجاد خون و سیستم ایمنی بدن ما می شوند _بدون نیاز به عوامل رشد بیشتر در سرم فراهم می کند.
Chan  گفت: ما دریافتیم که جمعیت استرومائی که از سلول های بنیادی اسکلتی ناشی می شود می تواند سلول های بنیادی خونساز را به مدت دو هفته بدون سرم زنده نگه دارد."
با مطالعه پتانسیل تمایز سلول های بنیادی اسکلتی انسان، محققان قادر به ساخت یک درخت خانوادگی از سلول های بنیادی شدند تا به عنوان پایه ای برای مطالعات بیشتر در برنامه های بالینی بالقوه ارائه دهند. درک شباهت ها و تفاوت های بین سلول های بنیادی اسکلتی موش و انسان نیز ممکن است رمز و راز شکل گیری اسکلتی و خواص ذاتی که منجر به تمایز سلول های بنیادی اسکلتی انسان و موش می شود را آشکار کند.
"اکنون ما می توانیم درک کنیم که چرا استخوان انسان چگال تر از موش بوده و یا اینکه چرا استخوان های انسانی رشد بسیار زیادی می کنند."
محققان دریافتند که سلول های بنیادی اسکلتی انسان، ژن هایی را بیان می کند که در مسیر سیگنالینگ Wnt فعال بوده و تشکیل استخوان را تنظیم می کند در حالی که سلول های بنیادی اسکلتی ماوس این  طور نمی باشند.
با این حال هدف نهایی محققان یافتن راهی برای استفاده از سلول های بنیادی اسکلتی انسان در کلینیک می باشد. به عنوان مثال ، Longer آینده ای را پیش بینی می کند که در آن آرتروسکوپی یک روش کم تهاجمی است که در آن یک دوربین کوچک یا ابزار جراحی یا هر دو به یک مفصل برای معلوم کردن درون و یا درمان غضروف آسیب دیده وارد می شود، که می تواند شامل تزریق سلول های بنیادی اسکلتی به طور خاص برای تولید غضروف جدید باشد.
Longaker  گفت: "من امیدوارم که در دهه آینده یا پس از آن، این منبع سلول در زمینه داروهای آرتروسکوپی و بازسازی کننده تمامی معادلات را برهم بزند." "ایالات متحده یک جمعیت به سرعت در حال پیر شدن است. این می تواند یک رویای واقعی باشد که بتوانیم از این سلول های بنیادی برای درمان های نسبتا غیر تهاجمی استفاده کنیم."

Reference:https://medicalxpress.com/news/2018-09-stem-cell-bone-cartilage-humans.html