مطالعات کلینیکی و آزمایشگاهی فراوانی استفاده درمانی از سلول های بنیادی برای درمان مشکلات دژنراتیو خودایمن و ژنتیکی را تایید کرده اند با این وجود مطالعات فراوانی مشکلات درمان با این سلول را از نظر سلامتی و اخلاقی مورد چالش قرار داده اند.
سلول های بنیادی در بین پزشکان، محققان، بیماران و عموم مردم به دلیل توانایی آن ها در تمایز انواع طیف سلولی محبوبیت زیادی دارند.
معمولا سلول های بنیادی در 3 گروه (hESC) Human embryonic stem cell ، Induced pluripotent stem cell (iPSC) و Mesenchymal stem cell (MSC) طبقه بندی می شوند.
ظهور سلول های بنیادی شگفتی زیادی در بین محققین به ارمغان آورد چرا که این سلول ها در ضعیف ترین و سطح پایین ترین آزمایشگاه ها قابلیت استحصال وکشت داشته و برای درمان بسیاری از بیماری ها و مشکلات قابل استفاده بودند به طور مثال در سال 2016 حدود 351 شرکت در ایالات متحده آمریکا به طور مستقیم یا غیر مستقیم در بازاریابی و مصرف سلول های بنیادی 570 کلینیک مختلف دخالت داشتند و در واقع به نوعی با سلول های بنیادی درگیر بودند گرچه این شادی و شگفتی تا حدودی اشتباه بوده است. ما در این مطلب چالش ها و مشکلات و ویژگی های هر 3 گروه از سلول های بنیادی را مرور خواهیم کرد.
مشکلات و نگرانی های درمان با hESC ها
hESC ها سلول های بنیادی همه توان مشتق از توده سلولی درونی جنین های قبل از لانه گزینی هستند. این سلول ها مارکرهای سلول های اولیه مانند OCT3/4، SSEA-3 ، SSEA-4، Tra 1-60 ، Tra 1-81 ، آلکالین فسفاتاز با فعالیت زیاد آنزیم تلومراز و کاریوتایپ نرمال را نشان می دهند. این سلول ها توانایی تبدیل شدن به هر 3 لایه ی جنینی شامل اکتودرم، مزودرم و آندودرم را در شرایط in vivo و in vitro دارند. از طرفی hESC ها قابلیت زیادی در فهم مراحل اولیه ی امبریولوژی انسانی داشته و بهترین استراتژی جایگزینی سلول ها برای درمان بیماری های انسان به شمار می روند.
با وجود همه این موارد بحث های اخلاقی فراوانی در استفاده از این سلول ها وجود دارد چرا که برای استحصال این سلول ها جنین انسان در همان مراحل اولیه ی نمو تخریب می شود و همین عامل باعث کاهش سرعت پیشرفت درمان های بالینی مبتنی بر hESCها شده است.
سوال بزرگ این است؟ آیا از لحاظ اخلاقی و انسانی درست است که به منظور درمان بیماری ها بع دنبال از بین یردن جنین اولیه انسان باشیم؟ پاسخ به این سوال ریشه در باورها و فرهنگ و اعتقادات عمیق هر فرد دارد و جواب قطعی برای این سوال بعید به نظر می رسد. در کشورهای مختلف قوانین زیادی برای این موضوع وضع شده است برای مثال در بسیاری از کشور ها مانند انگلیس انتقال هسته (NT) برای اهداف تولید مثلی یا درمانی غیر مجاز است در حالیکه استفاده از hESC ها برای تحقیقات مجاز است. برخی از کشورها مانند ایتالیا قوانین بسیار سختگیرانه ای دارند و استفاده از سلول های hESC برای هر نوع موضع درمانی یا تحقیقی غیر مجاز است ولی استفاده از جنین های اصل از IVF در in vitro برای حصول hESC ها مجاز است. ایالات متحده آمریکا تولید هر نوع رده ی hESC ها که نیاز به تخریب جنین انسان دارد غیرقانونی اعلام کرده است.
ممانعت های قانونی موجود موجب کاهش سرعت پیشرفت تکنولوژی این سلول ها شده و سد بزرگی برای درمان با این سلول ها به شمار می رود برای همین موضوع اغلب مطالعات و مقالات موجود در این حیطه بر روی مدل های حیوانی انجام شده است. با تمام تفاسیر بالا نباید فراموش کنیم که علاوه بر مشکلات اخلاقی مشکلات ناشی از سلامتی نیز برای این سلول ها مطرح است. این سلول ها مانند یک شمشیر دو لبه عمل می کنند و همان قابلیت تمایز به انواع رده های سلولی گاهی در نقطه مقابل موجب عدم کنترل رشد آن ها و ایجاد تراتوما می شود. موش های با نقص ایمنی بسته به جایگاه کاشت، تمایز سلولی و تکنیک به کار رفته در 100-33 درصد موارد بعد از انتقال دچار تراتوما می شوند. در حال حاضر تنها راه اطمینان از عدم بروز تراتوما تمایز hESC ها به رده های سلولی بالغ قبل از تزریق و اسکرین کامل برای اطمینان از عدم حضور سلول های تمایز نیافته است. در صورت انجام این روش ها تراتوما در 200 حیوان مختلف بعد از انتقال سلولی مشاهده نشد با اینحال تمایزهای ناخواسته و کنترل نشده هنوز به عنوان معضل بزرگ مطرح است و در بسیاری از مطالعات حتی 70 روز پس از انتقال نشان داده شده اند.
چالش ها و راهکارهای استفاده از iPSC ها
iPSC ها از نظر کاریوتایپ، فنوتایپ و فعالیت تلومراز و توانایی تمایز بسیار شبیه hESCها هستند با اینحال این سلول ها مشکلات اخلاقی ندارند زیرا نیازی به تخریب جنین ندارند. Takahashi و Yamanaka اولین بار سلول های سوماتیک پستانداران دارای برنامه ریزی مجدد را شرح دادند. ژن های Sox-2 ، OCT3/4، KLF-4 و C.Myc مسوول بازتنظیمی مجدد سلول های سوماتیک به سلول های بنیادی همه توان هستند. تکنولوژی iPSC به دلیل عدم نیاز به تخریب جنین مورد توجه عموم قرار گرفت. این سلول ها می توانند برای درمان بیماری های مختلف، غربالگری داروها و تکنیک های تولید مثلی و حتی پزشکی شخصی مورد استفاده قرار گیرند. iPSCهای مختص بیماران می توانند به انواع رده های سلولی تمایز یابند و امکان آزمایش داروهای جدید در شرایط خاص هر بیمار را فراهم کنند و از آنجاییکه این سلول ها از سلول های سوماتیک خود فرد بدست آمده اند امکان رد پیوند ایمنی بعد از انتقال وجود نداشته و نیازی به سرکوب سیستم ایمنی فرد گیرنده نیز نمی باشد. با توسعه تکنولوژی iPSC می توان گامت (اسپرم و سلول تخم) برای افراد نابارور نیز تولید کرد اگرچه استفاده از گامت های ایجاد شده نگرانی های اخلاقی و انسانی فراوانی از نحوه ایجاد صحیح جنین، انتقال هسته و ایجاد گامت های Same Sex و Asexual دارد.
از دو روش وابسته به وکتور ویروسی و غیر وابسته به وکتور ویروسی برای ایجاد iPSC ها از سلول های سوماتیک استفاده می شود. برای هر دوی این روش ها مشکل ایجاد تراتوما و تومورها از سلول های تمایز نیافته وجود دارد و باید سلول ها قبل از انتقال از نظر سلول های iPSC تمایز نیافته بررسی شوند. از طرفی مشکلات استفاده از رتروویروس ها و لنتی ویروس ها و احتمال آلودگی میزبان با آن ها یا گاهی تداخل ژنتیکی با میزبان وجود دارد.
تولید جمعیت خالص iPSCها و ترنسفکت صحیح سلول ها و غلبه بر مشکلات استفاده از ویروس ها به عنوان وکتور چالش بزرگی در استفاده از این سلول ها به شمار می رود. در اینجا باید به نکته مهمی اشاره کنیم و آن اینکه به علت بی ثباتی فراوان ژنوم این سلول ها حتی پروتکل های پیشرفته برای اثبات تمایز آن ها نمی تواند امن بودن آن ها برای انتقال به افراد را تضمین کند و این یک نقطه تفاوت بزرگ با hESC هاست. بسیاری از مطالعات بالینی به دلیل همین ویژگی بی ثباتی فراوان ژنتیکی این سلول ها در مراحل مختلف مطالعه متوقف شده اند. چالش بزرگ دیگر برای این سلول ها تغییرات اپی ژنتیک فراوان این سلول ها بعد از تغییر به سمت بنیادی شدن است. در سال های اخیر روش هایی مانند ترنسفکت با وکتورهای آدنوویروسی، تکرار چند باره ترنسفکشن با پلاسمیدها، تکنولوژی Cre-lox-p، ترانسپوزیشن با Piggy-Bac و .. جهت افزایش خلوص این سلول ها انجام شده است با همه این وجود هنوز نمی توان درباره امن بودن تکنولوژی این سلول ها نظر قطعی داد و جامعه حهانی چشم انتظار مطالعات بیشتر در این زمینه است.
سلول های بنیادی مزانشیمال (MSC)
این سلول ها بازیکنان کلیدی در درمان بیماری های مرتبط با سیستم ایمنی هستند. سلول های بنیادی مزانشیمال سلول های بالغ شبه فیبروبلاست و چند توان هستند که می توان آن ها را به کرات از مغز استخوان، بافت آدیپوز و خون بند ناف تهیه کرد. این سلول ها توانایی چسبیدن به سطوح پلاستیکی را داشته و از نظر مارکرهای CD105، CD73 و CD90 مثبت و مارکرهای CD45، CD34، CD14، CD11b، CD79a، CD19 و HLA-DR منفی هستند.
این سلول ها توانایی تمایز به رده های زیادی از منشا مزودرم دارند و بسیاری از مطالعات نشان داده اند این سلول ها می توانند به رده های نورواکتودرم، آستروسیت و الیگودندروسیت و هپاتوسیت مشتق شوند. علاوه بر توانایی تمایز به رده های مختلف سلولی این سلول ها دارای خاصیت ایمونومدولاتوری بوده و ترشح سایتوکاین های TGF-β، IL-10، HGF، PGE2 و نیتریک اکساید را تحریک می کنند. این سلول ها به دلیل کمبود مولکول های HLA می توانند بدون نگرانی از واکنش سیستم ایمنی انتقال داده شوند. مطالعات فراوانی استفاده از این سلول ها در بیماری های خودایمن و خودالتهابی مختلف مانند IBD، بیماری های کبد مانند هپاتیت خودایمن کبدی و بیماری های سیستم قلبی-عروقی را ثابت کرده است. نگرانی اصلی در رابطه با استفاده از این سلول ها به رده های مختلف است و از آنجاییکه توانایی آنژیوژنز و سرکوب سیستم ایمنی و سرکوب پاسخ های ضد توموری دارند به راحتی می توانند موجب ایجاد تومور، تشکیل عروق خونی جدید، رشد تومور و متاستاز شوند.
MSCها قابلیت زیادی در تمایز ناخواسته مخصوصا به سمت بافت استخوان و غضروف دارند. گفته می شود نواحی انفارکتوس میوکارد پس از درمان با این سلول ها دارای نواحی کپسوله و کلسیفیه هستند.
این سلول ها در محل تجویز فاکتورهای ناشناخته ای ترشح کرده و سیگنال هایی دریافت می کنند که موجب تمایز آن ها به رده های سلولی ناخواسته می شود.
تمام مطالب ذکر شده در بالا در رابطه با انواع سلول های بنیادی از مطالعات و مقالات مختلف گرفته شده است ولی اثبات هر چه بیشتر این نظریه ها نیازمند مطالعات فراوان در فازهای حیوانی و انسانی است. آنچه مسلم است با وجود پیشرفت های فراوان و سروصدای رسانه ای این سلول ها در جهان باز هم چالش های فراوانی پیش روی استفاده از این سلول ها وجود دارد.
آیا جهان در آینده شاهد تحول و انقلابی عظیم در ارتباط با سلول های بنیادی خواهد بود؟ پرسشی که برای پاسخ به آن باید منتظر ماند.
گردآوری کننده :
دکتر لیلا محمودزاده
دکترای تخصصی ایمنی شناسی
Leilavet1988
gmail.com
منابع:
1- Volarevic V et al, Ethical ans safety issues of stem cell-based therapy, med sci (2018). Doi: 10.7150/ijms.21666
2- Kiskinis E and Eggan K. Progress toward the clinical application of patient b-specific pluripotent stem cells. J clin invest . 2010; 120:51-59.
3- Bock C, Kiskinis E, Verstappen G, et al. refrence maps of human ES and iPS cell variation enable high thoughput chatacterization of pluripotent cell lines. Cell. 2011;144:439-452.