در دیابت نوع یک، بدن انسان به طور ژنتیکی به سلول های خودی حمله می کند. در واقع سلول های هدف این حمله، سلول های بتای پانکراس است که تولید کننده انسولین هستند. این سلول ها با تولید کردن انسولین در تبدیل قند به انرژی، به بدن کمک می کنند. دیابت نوع یک، می تواند در هر سنی اتفاق بیفتد و اگر به دقت با تزریق انسولین یا پمپ انسولین برای متعادل کردن سطح قند بدن کنترل نشود، می تواند کشنده باشد. درمان جدید دیابت نوع یک با کمک سلول های بنیادی اخیرا در اکثر سایت های خبر علمی در سراسر جهان پخش شده است که در این مقاله سعی داریم که آن را بطور کامل توضیح دهیم.
به گفته Xiaojun “Lance” Lian، دانشیار مهندسی پزشکی و زیست شناسی در ایالت پن: ممکن است درمان های شخصی سازی شده ای برای حل این اختلال باشد. برای اولین بار، لیان و تیمش توانستند با استفاده از مولکول های کوچک در آزمایشگاه، سلول های بنیادی انسان را به سلول های بتا برای تولید انسولین تبدیل کنند. این روش یک فرایند کارآمد و مقرون به صرفه بود.
خب حالا داستان چیه؟
سلول های بنیادی می توانند از طریق سیگنال های موجود در محیط خود به انواع سلول های دیگر تبدیل شوند. از طرفی برخی از سلول های بالغ می توانند به سلول های بنیادی که پرتوان القایی نیز نام دارند، تبدیل شوند. محققان دریافتند که رویکرد آنها برای سلول های بنیادی پرتوان جنینی و القایی انسان که هر دو از رده های سلول های بنیادی هستند، موثر واقع می شود. لیان می گوید، اثر بخشی روش آنها می تواند نیاز به سلول های بنیادی جنینی انسان را در کار های آینده کاهش دهد یا از بین ببرد. آنها نتایج خود را در تاریخ 26 اوت در Stem Cell Reports منتشر کردند.
لیان می گوید: دیابت یک بیماری شدید در آمریکا و سراسر جهان است. در این بیماری، سلول های ایمنی بیمار، توانایی تولید انسولین و تنظیم سطح گلوکز را از بین می برند. ما فکر می کردیم سلول های بنیادی می توانند به طور بالقوه مشکل را حل کنند و موجب تعادل سطح انسولین و گلوکز بشوند. سلول های بنیادی می توانند تحت تاثیر محیط یا شرایط آزمایشگاهی به هر نوع سلولی تبدیل شوند.
لیان گفت: نکته حائز اهمیت این است که شرایط دقیق برای تبدیل شدن یک سلول بنیادی به یک نسخه کاربردی از نوع سلول مورد نظر را مشخص کنیم.
در ادامه او افزود: اگر بتوانیم سلول‌های بنیادی را به سلول های بتای پانکراس تبدیل کنیم و به بدن بیمار انتقال دهیم، ممکن است بتوانیم دیابت را درمان کنیم. “دانشمندان بیش از 20 سال است که در تلاش برای کشف راه حل هستند. تیم تحقیقاتی ما در ازمایشگاه به این نتیجه رسید که باید عملکرد متفاوتی برای حل این مشکل ارائه بدهیم.”
نحوه انجام تحقیقات
لیان می گوید، در تحقیقات قبلی، محققان از فاکتور های رشد یا گروه هایی از پروتئین ها برای تمایز سلول های بنیادی به انواع مختلف سلول استفاده کردند. اما استفاده از این روش بسیار هزینه بر و ناکارامد بود. در سال 2012، تیم ما یک واسطه مولکولی کاملاً جدید کشف کرد. این واسطه می تواند سلول های بنیادی را به مرحله مزودرم یا اندودرم، که نقاط رشد در مسیر رسیدن به سلول های بالغ هستند، متمایز کند. لیان گفت که در این فرآیند از مولکول های آلی کوچک به جای عوامل رشد بزرگتر استفاده می شود. این مولکول های کوچک بسیار ارزان تر و پایدارتر از فاکتور های رشد هستند.
بررسی مواد شیمیایی دخیل در نظریات
مولکول های کوچک از ترکیب شیمیایی به نام CHIR99021 (CHIR) تشکیل می شوند. آن ها مسیر سیگنال دهی به نام Wnt را فعال می کنند که سلول را به یکی از مراحل میانی هدایت می کند. هنگامی که Wnt به طور کامل فعال می شود، سلول به یک مزودرم و در نهایت به یک سلول مرکزی بالغ تبدیل می شود. در نتیجه یک سلول آندودرمی ایجاد می شود که می تواند به یک سلول بتای بالغ پانکراس یا سلول کبدی تبدیل شود. این روش برای اولین بار کشف شد. ما می دانیم که CHIR برای تمایز سلول های بنیادی مهم است. اما دیگران ممکن است یک غلظت نامناسب از این ماده شیمیایی را آزمایش کنند و تصور کنند، این روش ناکارامد است. ما تمام غلظت های ممکن را آزمایش کردیم و غلظت دقیق را برای تمایز سلول های بنیادی به سلول های اندودرم یافتیم.
محققان سلول ها را با غلظت های افزایشی CHIR آزمایش کردند. آنها دریافتند که کمترین دوز برای تبدیل سلول ها کارامد نیست، در حالی که دوزهای بالاتر سلول ها را به طور کامل از بین می برد. در دومین و سومین دوز پایین، تا 87 درصد از سلول های بنیادی به سلول های اندودرم تبدیل شدند. پس از آن هامی‌توان برای تبدیل شدن به سلول های بتای پانکراس استفاده کرد.
جیانگ گفت، تمایز سلول‌های بتا با افزودن کوکتل های شیمیایی مختلف حدود یک ماه طول می کشد. این کوکتل ها توسط تحقیقات قبلی ایجاد شدند. اما در تحقیقات قبلی از فاکتور های رشد برای پیشبرد سلول های بنیادی به سلول های اندودرم استفاده می کردند. روش های پیشنهادی تیم ما این نیاز را برطرف می کند و تعداد زیادی سلول تولید می کند؛ از طرفی در هزینه‌ها نیز صرفه‌جویی می شود.”
نتیجه تحقیقات
محققان همچنین سلول های بتای پانکراس را با گلوکز آزمایش کردند. لیان گفت که سلول ها بر اساس گلوکز موجود در محیط خود انسولین تولید می کنند که نشان دهنده عملکرد آنها است. برای اینکه بدن بیماران از تخریب شدن سلول ها – مشکل اولیه افراد مبتلا به دیابت نوع 1 – جلوگیری کند، محققان قصد دارند قبل از پیوند سلول های بتای مشتق شده سلول های بنیادی، آن ها را با پلیمرهای زیستی تجهیز کنند.
به گفته لیان، این راه حل از سلول ها محافظت می کند و در عین حال به آن ها اجازه می دهد تا با محیط خود ارتباط برقرار کنند و سطوح مناسب انسولین را تولید کنند. لیان گفت: رویکرد ما به ما امکان می‌دهد از یک ماده شیمیایی کم‌هزینه در دوز های مختلف برای تولید انواع سلول های میانی مختلف استفاده کنیم که یکی از آنها می‌تواند به سلول‌های بتای پانکراس تبدیل شود. ما اکنون در حال کار برای بهینه سازی این روش و انتقال آن به آزمایشات بالینی هستیم. سلول درمانی شگفت انگیز است، اما همه نمی توانند از عهده آن برآیند.
اندرو رید، مدیر مؤسسه علوم زندگی هاک، گفت: وقتی برای اولین بار شنیدم که لنس در مورد تلاش هایش برای انجام این پروژه صحبت کرد، از جسارت او شگفت زده شدم. من واقعا خوشحالم که او به این نقطه مهم دست یافته است.
منابع
- Materials provided by Penn State. Original written by Ashley J. WennersHerron. Note: Content may be edited for style and length.
- Yuqian Jiang, Chuanxin Chen, Lauren N. Randolph, Songtao Ye, Xin Zhang, Xiaoping Bao, Xiaojun Lance Lian. Generation of pancreatic progenitors from human pluripotent stem cells by small molecules. Stem Cell Reports, 2021; DOI: 10.1016/j.stemcr.2021.07.021
مترجم: فائزه الیاسی | تولید محتوا و ویراستار: مطهره تقی پور
