روند استفاده از سلول های بنیادی
چشم‌انداز كاربرد سلولهاي بنيادي در دنيا
استخراج، نگهداري و استفاده از سلولهاي بنيادي بند ناف
در حال حاضر، يكي از مطرح‌ترين ايده‌ها در زمينه سلولهاي بنيادي، استفاده از قابليت‌هاي منحصر به فرد سلولهاي بنيادي بند ناف ( Cord blood ) است. مزيت اصلي اين سلولها آن است كه بسيار اوليه ( P rimitive ) بوده و توان تمايز بالايي دارند. به‌طوري‌كه بر اساس نتايج تحقيقات انجام شده، منشا تمام سلول‌هايي كه پس از تيمارهاي آزمايشگاهي و پيوند به بدن توانسته‌اند به‌طور كامل به سلولهاي عضلاني قلب تمايز يابند، از سلولهاي ACC133 + بند ناف بوده است. البته بر اساس نتايج منتشر شده در برخي از مقالات، علاوه بر سلولهاي مذكور، سلولهاي مشتق از مغز استخوان ( BMCs ) شامل تمام انواع منونوكلئرها ( whole MNC population ) و سلولهاي ACC133 + مشتق از مغز استخوان هم قادرند به سلولهاي عضلاني قلب تبديل شوند. البته به نظر مي‌رسد نتايج اخير به بررسي‌ها و تحقيقات بيشتري نياز داشته باشد.
استخوان به سلولهاي ماهيچه‌اي قلبي انجام شده است، نشان مي‌دهند در تمام موارد، اين سلولها از نوع سلولهاي ACC133 + با منشا بند ناف بوده‌اند.
مزيت ديگر اين سلولها، نداشتن مشكل دفع پيوند سلولهاي بنيادي جنيني است. چراكه از خود فرد اخذ مي‌شوند و در سال‌هاي بعدي زندگي،دوباره به همان شخص تزريق مي‌شوند. بر اين اساس، اين ايده در دنيا مطرح شده است كه نمونة سلولهاي بندناف هر شخص در ابتداي تولد گرفته شود و براي سال‌هاي بعد براي خود فرد ذخيره شود. حتي در حال حاضر، عليرغم اينكه هنوز وضعيت روشني براي پيوند سلولهاي بند ناف وجود نداشته و سؤالات زيادي در مورد احتمال رد پيوند سلولهاي بيگانه (هترولوگ) مطرح است؛ اما با اين‌حال توصيه مي‌شود براي افرادي كه در مراحل وخيم بيماري قلبي بوده و در انتظار دريافت قلب پيوندي به‌سر مي‌برند، در كنار تجويز داروهاي سركوب‌كنندة سيستم ايمني، از روش پيوند سلولهاي بندناف به‌عنوان يك روش كمكي استفاده كنيم. با اين عمل، بيمار شانس بيشتري براي زنده ماندن تا زمان دريافت قلب را خواهد داشت. اين روش به‌ويژه در بيماران كهنسال كه سلولهاي بنيادي مغز استخوان آنها براي پيوند كافي نيست، از اهميت بالاتري برخوردار است. از اين‌رو، امروزه در اغلب كشورها بانك‌هاي ويژه‌اي براي جداسازي و نگهداري سلولهاي بنيادي بندناف نوزادان تأسيس شده است.
سلول‌درماني و مهندسي بافت
تلاش براي تمايز سلولهاي بنيادي قبل از پيوند
نكتة ديگري كه در زمينة استفاده از سلولهاي بنيادي براي درمان بيماري‌هاي مختلف از جمله ضايعات قلبي، قابل توجه است، امكان استفاده از سلولهاي تمايزيافته به‌جاي سلولهاي اولية بنيادي است. در حال حاضر، فقط از سلولهاي بنيادي تمايزنيافته براي اين منظور استفاده مي‌شود. اما تحقيقات زيادي در حال انجام است تا با استفاده از ابزار مهندسي ژنتيك، ايدة بكارگيري از سلولهاي تمايزيافته عملي شود . براي مثال، در مورد سلولهاي ماهيچه‌اي قلب، بسياري از ژن‌هاي دخيل در تمايز يافتن سلولهاي بنيادي به سلول ميوكارد قلب، شناخته شده‌اند كه از آن جمله مي‌توان به ميوكاردين (قوي‌ترين ژن القاگر در توليد ماهيچة قلبي)، اس آر اف ( Serum Response Factor )، ژن‌هاي GATA 4 ، 5 GATA و مولكول‌هاي كارديوگنول C و D (كه تمايز سلولهاي بنيادي به سلولهاي ميوكارد قلب را از 30 درصد به 95 درصد افزايش مي‌دهند) اشاره كرد. به‌عبارت ديگر، با فعال كردن اين ژن‌ها در داخل سلولهاي بنيادي مي‌توان ابتدا در شرايط آزمايشگاهي سلولهاي قلبي را تهيه كرد و سپس آنها را به بيمار پيوند زد.
البته در حال حاضر، مشكلاتي در اين مسير وجود دارد. براي مثال، حتي اگر بتوان مخلوطي با خلوص 95 درصد از سلولهاي قلبي را از اين طريق به‌دست آورد، امكان پيوند آنها به بيمار وجود ندارد؛ چرا كه 5 درصد باقيماندة سلولها متفاوت بوده و قابليت بالايي براي ايجاد سرطان دارند. به هر حال يكي از ايده‌هاي ارزشمند در زمينة سلول‌درماني، تمايز سلولها قبل از پيوند به بدن است كه اميد مي‌رود برخي از مشكلات تكنيكي آن نيز در آيندة نزديك حل شود.
استفاده از سلولهاي بنيادي براي ترميم ضايعات كبدي
پيوند سلولهاي بنيادي علاوه بر بيماران قلبي در ساير بيماران نيز نتايج خوبي را نشان داده است. براي مثال، در حال حاضر اگر بيماري دچار سرطان كبد باشد، جراح مجبور است براي جلوگيري از انتشار سرطان (متاستاز) به بخش‌هاي ديگر بدن، بخش سرطاني كبد را نابود كند. براي اين منظور معمولاً طي دو عمل جراحي هم‌زمان كه اصطلاحاً پارشيال هپاتكتومي ( Partial Hepatectomia ) و پي وي اي ( Portal Vein Embolization ) ناميده مي‌شوند، خون ناحية سرطاني كبد را قطع مي‌كنند تا بافت سرطاني به تدريج نابود شود. در عين حال چون بخش باقيماندة كبد بايد بتواند وظايف كل كبد را به عهده گيرد، لازم است تا اين اعمال جراحي به نحوي انجام شود كه بخش سالم باقيمانده، فرصت تكثير ( Proliferation ) را پيدا كند و در نهايت عملكرد كبد كامل را ايفا نمايد. براي اين منظور، حداقل 6 هفته زمان لازم است تا بخش باقيمانده و سالم كبد تكثير شود. اما نتايج تحقيقات نشان داده كه با سلول‌درماني و پيوند سلولهاي بنيادي بالغ ردة ACC133 + به بخش سالم كبد، اين مدت زمان به 2 هفته كاهش مي‌يابد. با اين كار نه تنها كبد فرد بيمار در مدت زمان كمتري ترميم مي‌شود، بلكه با خارج كردن سريع‌تر بخش سرطاني از بدن، احتمال بروز متاستاز و دست‌اندازي سرطان به بخش‌هاي ديگر بدن فرد نيز كاهش مي‌يابد. لازم به ذكر است كه بر اساس تحقيقات انجام شده، پيوند سلولهاي ACC133 + به رت‌ها ( Rat نوعي حيوان آزمايشگاهي) باعث افزايش رگ‌زايي در بافت توموري شده است. البته ما نيز در مركز خود (واقع در دانشگاه دوسلدورف آلمان) اين عمل را بر روي سه بيمار انجام داده‌ايم كه تاكنون نتايج منفي دربرنداشته است.
خصوصيات و محدوديت‌هاي سلولهاي بنيادي
سلول بنيادي به آن دسته از سلولهاي بدن اطلاق مي‌شود كه داراي خاصيت خودتكثيري بوده و هنوز تماير نيافته و براي كار ويژه‌اي تجهيز نشده‌اند، اما قابليت تمايز و تبديل شدن به سلولهاي ديگر را دارند. اين مشخصه سلولهاي بنيادي، نظر متخصصين مختلف را به خود معطوف داشته است، به‌طوري‌كه تحقيقات گسترده‌اي در اين خصوص صورت مي‌گيرد. امروزه سلولهاي بنيادي، اميد اول ترميم بافت‌هاي آسيب‌ديده و شايد در آينده ساخت اندام‌هاي انساني به شمار مي‌روند.
سلولهاي بنيادي با توجه به منشأ آنها به دو دسته تقسيم مي‌شوند: سلولهاي بنيادي جنيني (Embryonic stem cells) كه از جنين در مراحل اوليه تشكيل آن گرفته مي‌شود و سلولهاي بنيادي مزانشيمي يا بالغ (Adult stem cells) كه پس از تولد از افراد به‌ويژه از مغز استخوان آنها گرفته مي‌شود.
تلاش براي استفاده از سلولهاي بنيادي جنيني از حدود 20 سال پيش با كار بر روي حيوانات به ويژه موش‌هاي آزمايشگاهي شروع شد و در طي اين سال‌ها آزمايشات زيادي در جهت تبديل سلولهاي بنيادي جنيني موش به انواع سلولها و پيوند زدن آنها صورت گرفت كه به موفقيت‌هاي قابل‌توجهي انجاميد. در جوار اين موضوع، سلولهاي بنيادي انسان نيز مورد توجه قرار گرفت تا اينكه بالاخره در سال 1998 اولين گزارش موفقيت‌آميز از تكثير و تمايز سلولهاي بنيادي جنيني انسان در آمريكا منتشر شد. با توجه به بروز برخي محدوديت‌ها در استفاده از سلولهاي بنيادي جنيني (كه تلاش براي رفع آنها ادامه دارد) در چند سال اخير، موج جديدي از تحقيقات بر روي سلولهاي بنيادي مزانشيمي شروع شد كه كماكان ادامه دارد. در ادامه برخي از خصوصيات و محدوديت‌هاي هر يك از دو نوع سلول بنيادي ذكر مي‌شوند.
خصوصيات و محدوديت‌هاي سلولهاي بنيادي جنيني و مزانشيمي
سلولهاي بنيادي جنيني، از جنين زنده گرفته مي‌شود، بنابراين در بسياري از كشورها استخراج آنها ممنوع است؛ زيرا از بين بردن جنيني كه قابليت تبديل شدن به يك انسان را دارد در حكم قتل نفس مي‌دانند. به‌عنوان مثال، در كشور آلمان اين عمل ممنوع بوده و در كشور انگلستان نيز تا چند ماه قبل، اجازة تحقيقات در اين خصوص داده نشده بود. سلولهاي بنيادي مزانشيمي از فرد بالغ گرفته مي‌شوند، در نتيجه با اين محدوديت مواجه نيستند.
همچنين يكي از كاربردهاي بالقوة هر دو دسته از سلولهاي بنيادي، همسانه‌سازي انسان Cloning است كه بحث‌هاي اخلاقي زيادي را به خود معطوف داشته است. در اكثر كشورهاي جهان كاربرد سلولهاي بنيادي، با هر منشاء كه باشد، براي همسانه‌سازي انسان ممنوع است، در عين حال، ساير كاربردهاي بالقوه و بالفعل سلولهاي مذكور در عرصة پزشكي در اقصي نقاط جهان به شدت مورد توجه و تحقيق هستند.
2- پس‌زدگي
با توجه به اينكه از سلولهاي بنيادي مزانشيمي هر بيمار مي‌توان جهت مداواي خودش استفاده كرد، پس از تزريق به بدن بيمار، در سيستم تدافعي به‌عنوان يك سلول يا بافت بيگانه شناخته نمي‌شود و مشكل پس‌زدگي يا از بين رفتن آنها پيش نمي‌آيد. شايان ذكر است، پس‌زدگي يكي از محدوديت‌هاي پيش روي محققين در بهره‌گيري از سلولهاي بنيادي جنيني است، زيرا آنتي‌ژن‌هاي سازگاري نسجي اين سلولها با شخص گيرنده يكي نيست و احتمال پس‌زدگي بالا مي‌رود. البته تحقيقاتي در حال انجام است كه مولكول‌هاي عرضه‌كنندة آنتي‌ژن‌ها را فرونشانند (suppress) تا اين مشكل رفع شود.
3- تمايز
سلولهاي بنيادي جنيني داراي قدرت تكثير و تمايز بالايي هستند، به گونه‌اي كه بعضاً بدون اعمال تيمار خاصي، خودبه‌خود به سلولهاي ديگر تبديل مي‌شوند. بنابراين بايد جلوي تمايز ناخواسته و تصادفي آنها گرفته شود تا تبديل به بافت‌هاي ديگر نيز نشوند.
سلولهاي بنيادي مزانشيمي نيز در محيط كشت، علاقه به تكثير شدن دارند و با اعمال تيمارهاي خاص در مسير تمايز هدفمند قرار مي‌گيرند.
4- ناهماهنگي Arithmy
زماني‌كه از سلولهاي بنيادي جنيني براي ترميم بافت‌هاي آسيب‌ديدة قلب استفاده مي‌شود، در برخي موارد ناهمخواني بين بافت قلب و بافت ترميم‌شده به وجود مي‌آيد. زيرا در اين حالت، سلولهاي بنيادي جنيني كه با بافت قلبي هموژني ندارند؛ به سلولهاي قلبي تبديل شده‌اند. اين مسئله باعث مي‌شود در ضربان اين دو قسمت ناهمخواني پيش آيد و ريتم قلب به هم بخورد. مشكل ناهماهنگي در برخي از آزمايشاتي كه بر روي موش‌ها انجام‌شده، ديده شده است.
اما در مورد سلولهاي بنيادي مزانشيمي، چون اين سلولها از خود فرد بيمار دريافت شده‌اند، اين مشكل به چشم نمي‌خورد.
نكته
در پایان مقاله به بررسی دیدگاه دکترقدسی زاده بر روند تحقیقات سلول هایدر ایران می پردازیم .
تحليلي بر روند تحقيقات سلولهاي بنيادي در ايران
در اين مطلب نقطه‌نظرات و ديدگاه‌هاي دكتر عليرضا قدسي‌زاد، در مورد نحوة كار محققان و پزشكان ايراني در زمينة سلولهاي بنيادي بيان شده است. وي رزيدنت سال پنجم جراحي قلب در دانشگاه دوسلدورف آلمان و محقق در زمينة سلول‌درماني براي بيماري‌هاي قلبي است.
الف) مشكلات و سؤالات موجود در زمينة كاربرد سلولهاي بنيادي (به‌ويژه پيوند به قلب)
عليرغم اينكه تلاش‌ها، تحقيقات و ايده‌هاي محققان و پزشكان ايراني در زمينة كاربرد سلولهاي بنيادي (به‌ويژه پيوند به قلب) بسيار قابل تقدير و تحسين است، به نظر مي‌رسد در اين بين به نكاتي كم توجهي شده است كه اهميت بسيار زيادي دارند. بنابراين لازم است جهت اصلاح روند كار و ايجاد زمينة مناسب براي اراية دستاوردهاي كشور در عرصه‌هاي بين‌المللي، اين مشكلات را برطرف كرد. برخي از مهم‌ترين اين مشكلات كه در طي سفر چندروزه به كشور و تبادل‌نظر با محققان و پزشكان ايراني به آنها پي برده‌ام، به اين شرح است:
1- مشكلات ناشي از كشت و تكثير سلولها قبل از پيوند
مشكل اول محققان ايراني در ارتباط با سلولهاي بنيادي، به روش كار آنها قبل از پيوند مربوط مي‌شود. در واقع اين افراد پس از تهية نمونة حاوي سلولهاي بنيادي و قبل از پيوند، آن را به مدت 3 هفته در محيط كشت حاوي سرم خود بيمار تكثير ( Expand ) مي‌كنند. اما بايد توجه داشت كه اگر سلولهاي اولية اخذشده از فرد را در محيط حاوي سرم تكثير كنيم، اين سلولها به سلولهاي مزانشيمال تبديل مي‌شوند كه ماهيت دقيق آنها مشخص نيست. برخي اعتقاد دارند سلولهاي مزانشيمال جزو سلولهاي CD29 هستند و گروه ديگري آنها را جزو ردة CD129 ، CD117 ، SH2 و SH3 مي‌دانند.
لازم به ذكر است كه سلولها به دو دستة كلي سلولهاي مولد مزانشيمال ( Mesenchymal progenitor ) و سلولهاي مولد اندوتليال ( Endothelial progenitor ) تقسيم مي‌شوند كه ماهيت گروه اول مشخص نيست. بنابراين اگر سلولهاي اوليه در حضور سرم تكثير شوند، به سلولهاي مزانشيمي تبديل مي‌شوند كه توانايي و قابليت تمايز به رده‌هاي سلولي مورد نظر ما (مثلاً سلولهاي قلبي) را از دست مي‌دهند و فقط قدرت توليد سلولهاي ردة خون‌ساز يا هماتوپوئيتيك ( CD45 + ) را دارا خواهند بود. يعني رده‌هاي سلولي CD34 + و ACC133 + كه براي پيوند مناسب‌تر هستند، در اين نمونه وجود نخواهد داشت.
در يك بيان كلي بايد اشاره كرد كه در شرايط فعلي و با دانش روز، تكثير سلولهاي بنيادي در شرايط آزمايشگاهي به هيچ وجه توصيه نمي‌شود. بنابراين بهتر است راه‌هاي رفتة ديگران دوباره پيموده نشود و تجربه‌هاي ناموفق آنها تكرار نگردد. به‌عبارت ديگر، چنانچه بخواهيم از سلولهاي بنيادي براي مقاصد درماني و پيوند به بيماران استفاده كنيم، بهتر است پس از نمونه‌گيري از مغز استخوان و جداسازي سلولها، بلافاصله آن را به فرد بيمار تزريق كنيم تا از بروز تغييرات و تمايزهاي ناخواسته كه موفقيت عمل را به شدت كاهش مي‌دهند، جلوگيري شود.
2- استفاده از توده سلولهاي تمايز يافتة مختلف براي پيوند
اشكال ديگري كه به برخي تحقيقات باليني محققان و پزشكان ايراني وارد است، عدم جداسازي و خالص‌سازي سلولهاي بنيادي قبل از تزريق آنها به بيمار است. چراكه در نمونة كشت داده شده از آسپيرة مغز استخوان بيمار، مجموعه‌اي از سلولهاي تمايز يافتة مختلف نظير فيبروبلاست ( Fibroblast ) مغز استخوان نيز وجود دارند كه براي بيمار عوارض جانبي به‌دنبال خواهند داشت. براي مثال، وجود سلولهاي فيبروبلاست مغر استخوان در نمونه، مشكلات زيادي از جمله عوارض قلبي و ايجاد بي‌نظمي در ضربان (آريتمي) ايجاد خواهد كرد.
علاوه بر اين، در صورت تزريق سلولهاي بنيادي حاوي فيبروبلاست به بيمار، احتمال بروز آسيب بافتي يا Scar tissue در بافت همبند ( Connective tissue ) و كلسيفيه شدن ( Calcification ) بافت‌ها وجود خواهد داشت.
3- اهميت جداسازي سلولها در شرايط GMP
نكتة مهمي كه بايد دقيقاً رعايت شود آن است كه پروسة جداسازي و استفاده از سلولهاي بنيادي ردة ACC133 + براي پيوند، بايستي تحت شرايط ويژة GMP صورت گيرد. به‌عبارت ديگر، تهيه و آماده‌سازي اين سلولها بايد در يك سيستم كاملاً بسته و يا توسط دستگاهي انجام شود كه حايز شرايط GMP باشد. نكتة ديگر اينكه، كيت‌هاي مورد استفاده براي جداسازي اين سلولها بايد براي استفاده در انسان (از نوع باليني) طراحي و توليد شده باشند كه داراي ويژگي‌هاي GMP هستند، چراكه كيت‌هاي ارزان‌قيمت ديگري براي جداسازي سلولها در شرايط آزمايشگاهي موجود است كه فقط مخصوص تحقيقات آزمايشگاهي بوده و اصلاً براي مقاصد باليني كاربرد ندارد. خوشبختانه تا آنجا كه بنده اطلاع دارم، در ايران چندين مركز مجهز به امكانات و شرايط GMP يا مشابه آن براي اين منظور وجود دارد.
جمع‌بندي بحث مربوط به فعاليت‌هاي محققان ايراني در زمينة پيوند سلولهاي بنيادي
به‌عنوان جمع‌بندي، چند نكتة مهم را درخصوص روند تحقيقات سلولهاي بنيادي و كاربرد آنها در ايران بيان مي‌كنم:
1- تكثير كردن سلولهاي بنيادي قبل از پيوند موجب تمايز و كاهش قدرت آنها مي‌شود.
2- استفاده از محيط كشت فاقد ويژگي‌هاي استاندارد ( GMP ) براي تكثير سلولها قبل از انجام پيوند خطرناك است.
3- عدم جداسازي سلولهاي فيبروبلاست از نمونه حاوي سلولهاي بنيادي قبل از اقدام به پيوند خطرناك است.
4- عدم استفاده از كيت‌هاي استاندارد براي جداسازي ردة سلولي ACC133 + براي پيوند به بيماران بسيار خطرناك است.
5- اطلاعات دقيق مربوط به نوع و ردة سلولهاي بنيادي جداشده ( FACS data ) از نظر نوع، ماهيت و تعداد بايد در كنگره‌ها و مجامع علمي ارايه شود.
در هر حال بايد توجه داشت كه، پيوند سلولهاي بنيادي به بيماران فقط در شرايطي مقدور است كه اين سلولها در آزمايشگاه‌هاي ويژه و كاملاً استريل تهيه و آماده شده باشند كه اين امر استانداردهاي بسيار بالاتري نسبت به فعاليت‌هاي تحقيقاتي را طلب مي‌كند.
ب) سؤالات جدي راجع به دستاوردهاي محققان ايراني در زمينة سلولهاي بنيادي جنيني
هر چند دستاوردهاي محققان ايراني در زمينة جداسازي، تكثير و نگهداري از سلولهاي بنيادي جنيني انسان بسيار ارزشمند و درخور تقدير است، اما اين نكته را نيز نبايد از نظر دور داشت كه كشورهاي پيشرفتة دنيا نظير آلمان، غالباً اين دانش فني را از مدت‌ها قبل در اختيار داشته و در مدل‌هاي حيواني نيز آزمايش كرده‌اند، ولي به دلايل متعدد از جمله منع قانوني و حقوقي كار با جنين انسان، اين تحقيقات بر روي سلولهاي جنيني انسان انجام نشده است؛ پس اين مسئله دليلي بر عقب بودن آن كشورها در اين زمينه نيست. بنابراين، محققان ايراني بايد از فرصت‌ها و تسهيلات قانوني و شرعي موجود در ايران بهترين استفاده را برده و جايگاه كشور را در زمينة تكنولوژي توليد سلولهاي بنيادي و استفاده از روش‌هاي درماني جديد با استفاده از سلولهاي بنيادي، بيش از پيش ارتقا بخشند.
همچنين ضمن تقدير از زحمات و موفقيت‌هاي اخير محققان ايراني در زمينة تكثير و نگهداري از سلولهاي بنيادي جنيني، اميدوارم انتشار كامل و به موقع نتايج تحقيقات اين همكاران در مجلات معتبر علمي، گوياي عملي كارهاي ارزشمند آنها در سطح دنيا باشد.
لذا به نظر من، ضمن آن‌كه بايد نيروهاي متخصص و فعاليت‌هاي انجام شده را مورد تشويق قرار داد، بايستي ضمن بهره‌گيري ازتجربيات محققان برجستة دنيا، به شكل اصولي و صحيح در اين عرصه برنامه‌ريزي و تلاش كرد. در اين باره توجه به چند نكته لازم است:
1- ارتباط مستمر و بهره‌گيري از تجربيات محققان و دانشمندان ايراني مقيم خارج، يك را ميان‌بُر است.
2- شركت فعال در مجامع بين‌المللي و تخصصي به‌منظور اراية دستاوردها و آشنايي با آخرين نتايج كار محققان دنيا، بسيار مفيد و لازم است.
3- انتشار دقيق و به‌موقع نتايج تحقيقات، مانع از انتشار اخبار غيررسمي و غيرعلمي در رسانه‌ها مي‌شود.
منابع :
گزارشي از دستاوردهاي دانشگاه تربيت مدرس در زمينة سلولهاي بنيادي(ديدگاه دكتر قدسي‌زاد)
كاربردهاي سلولهاي بنيادي در پزشكي(ديدگاه دكتر سليماني)
www.iranbmemag.com
bioemm.com
http://bio.itan.ir
www.insf.org/
/الف
