بخشی از مقاله
فناوري سلولهاي بنيادي
دسترسي انسان به فناوري تكثير سلولهاي بنيادي (بن‌ياخته‌ها) و به‌كارگيري آنها براي توليد سلولهاي ديگر، از جمله مباحث نوين در علوم زيستي است. انتظار مي‌رود اين فناوري، در سال‌هاي آتي انقلاب بزرگي را در عرصه علوم گوناگون به‌ويژه پزشكي پديد آورده و در درمان برخي از بيماري‌هاي صعب‌العلاج انسان مفيد واقع شوددر متن زير، علاوه بر تعريف و بيان برخي از كاربردهاي عملي، قريب‌الوقوع و قابل‌انتظار سلولهاي بنيادي و معرفي دو مركز فعال كشور در اين زمينه، به گوشه‌اي از فعاليت‌ها و دستاوردهاي محققان كشور در دست‌يابي به فناوري تكثير و تمايز سلولهاي بنيادي اشاره شده است
معرفي فناوري سلولهاي بنيادي و كاربردهاي آن
تعريف سلولهاي بنيادي و تقسيم‌بندي آنها
سلولهاي بنيادي به آن دسته از سلولهاي بدن اطلاق مي‌شوند كه هنوز تمايز نيافته و براي كار ويژه‌اي تجهيز نشده‌اند. اين سلول‌ها داراي خاصيت خودتكثيري بوده و قابليت تمايز و تبديل شدن به انواع ديگر سلولهاي بدن 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. به‌طور كلي سلولهاي بنيادي داراي دو خصوصيت عمده هستند: 1) قدرت تكثير نامحدود، 2) خصوصيت پُرتواني يا اصطلاحاً Pluripotency؛ به‌عبارت ديگر، اين سلول‌ها قادر هستند تا در محيط آزمايشگاهي انواع مختلفي از سلول‌ها را به‌وجود بياورند.سلولهاي بنيادي را با توجه به منشأ آنها به دو دسته تقسيم مي‌كنند: سلولهاي بنيادي جنيني (Embryonic Stem Cells) كه در مراحل اوليه تشكيل جنين، از آن گرفته مي‌شود و سلولهاي بنيادي بالغ يا مزانشيمي (Adult Stem Cells) كه پس از تولد فرد و به‌ويژه از مغز استخوان آن گرفته مي‌شود.
تاريخچه توليد و استفاده از سلولهاي بنيادي
تلاش براي استفاده از سلولهاي بنيادي جنيني از حدود 20 سال پيش با كار بر روي حيوانات به ويژه موش‌هاي آزمايشگاهي شروع شد. 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. اما با توجه به بروز برخي محدوديت‌ها در توليد و استفاده از سلولهاي بنيادي جنيني (كه تلاش براي رفع آنها ادامه دارد) در چند سال اخير، موج جديدي از تحقيقات بر روي سلولهاي بنيادي بالغ شروع شد كه كماكان ادامه دارد.
ايران به‌عنوان يكي از معدود كشورهاي توليدكنندة سلولهاي بنيادي جنيني
فناوري توليد و پرورش سلولهاي بنيادي جنيني در دنيا كار جديدي است؛ به‌طوري‌كه پس از كشف سلولهاي بنيادي جنيني موش در سال 1981، اولين سلولهاي بنيادي جنيني انسان در سال 1998 تكثير شد
. در اين ميان، پس از چند كشور پيشرفته نظير آمريكا، استراليا، اسرائيل، سنگاپور، انگلستان، ژاپن، سوئد، هند و كره‌جنوبي كه به فناوري تكثير و پرورش اين سلول‌ها دست پيدا كرده‌اند، ايران از جمله معدود كشورهايي است كه به اين مهم دست يافته است و لذا فاصله كشورمان در اين مورد از ديگر كشورهاي پيشرو چندان زياد نيست.
منشأ سلولهاي بنيادي بالغ
سلولهاي بنيادي بالغ همان‌طور كه از نام‌شان مشخص است، پس از تولد از فرد گرفته مي‌شوند. براي مثال اين سلول‌ها را مي‌توان از بافت مغز استخوان يك فرد سالم تهيه كرد. البته بر اساس يافته‌هاي اخير، برخي معتقدند كه هر بافتي داراي سلولهاي بنيادي خاص خود است. به‌طور مثال، مشخص شده كه قلب، مغز و ماهيچه‌هاي اسكلتي هر كدام داراي سلولهاي بنيادي خاص خود هستند و همة اين سلول‌ها در بدن يك فرد بالغ وجود دارند. به‌عنوان مثال، سلولهاي بنيادي قلبي بيشتر در ناحيه اپيكس (Apex) قلب و سلولهاي بنيادي مغزي عمدتاً در ديوارة بطن مغز متمركز
هستند. با اين حال دقيقاً مشخص نيست كه منشأ اين سلولهاي بنيادي گوناگون، چه سلولي است و آيا منشأ همه اين‌ها همان سلولهاي مغز استخوان هستند كه هر يك به سمت اندام خاصي مهاجرت كرده و به سلولهاي بنيادي خاص آن تبديل مي‌شوند، يا منشأ ديگري براي آنها وجود دارد.
منشأ سلولهاي بنيادي جنيني
بن‌ياخته‌هاي جنيني در مرحله بلاستوسيست از تودة سلولي داخلي يا Inner Cell Mass گرفته مي‌شوند. بلاستوسيست يكي از مراحل دوران جنيني است كه به لحاظ مرفولوژي، شبيه يك توپ توخالي است.
سلولهاي محيط اين توپ تروفوبلاست (Trophoblast) هستند كه جفت را مي‌سازند. در داخل اين توپ هم تعدادي سلول جمع شده‌اند كه در مراحل بعدي، به جنين تبديل مي‌شوند. اگر اين تودة سلولهاي داخلي را برداشته و در محيط آزمايشگاهي كشت بدهند، بن‌ياخته‌هاي جنيني ايجاد مي‌شوند. اما هنوز دقيقاً مشخص نيست كه آيا اين توده سلولهاي داخلي منشأ بن‌ياخته‌هاي جنيني هستند، يا اينكه فرآيند مذكور، حاصل شرايط محيطي بوده و تودة سلولهاي داخلي در محيط آزمايشگاهي سلولهاي ديگري را مي‌سازند كه آنها به بن‌ياخته جنيني بدل مي‌شوند.
كاربردهاي سلولهاي بنيادي
1- كاربرد فعلي سلولهاي بنيادي
نكته بسيار مهمي كه بايد مورد توجه قرار گيرد آن است كه در حال حاضر، تنها كاربرد بالقوه سلولهاي بنيادي، ساخت سلولهاي مختلف و تا حدي بافت است. به‌عبارت ديگر، در حال حاضر سلولهاي بنيادي (بالغ و جنيني) را صرفاً مي‌توان براي ترميم بافت‌ها و اندام‌هاي آسيب‌ديده
استفاده كرد. در يك جمله، مهم‌ترين كاربرد فعلي سلولهاي بنيادي، در سلولدرماني يا Cell Therapy است و اين تصور كه مي‌توان از سلولهاي بنيادي براي توليد اندام‌هايي مثل قلب، كبد، كليه و غيره استفاده كرد، لااقل در شرايط فعلي اشتباه است.توليد اندام شرايط بسيار پيچيده‌اي را طلب مي‌كند كه در حال حاضر بشر تكنولوژي آن را در اختيار ندارد. زيرا براي اين منظور، اولاً بايد سلول‌ها را كشت
صعودي داد؛ ثانياً بايد به سلول‌هايي كه در عمق كشت سلولي قرار گرفته‌اند، غذارساني كرد. يعني بايد كشت سلولي و غذارساني به آنها در يك مقياس سه‌بعدي صورت گيرد، كه در حال حاضر امكان آن وجود ندارد. البته شايد بتوان در سال‌هاي آتي به اين امر نيز دست پيدا كرد.
از كاربردهاي بالقوه اين سلول‌ها در روش "سلولدرماني" مي‌توان به ترميم بافت‌هاي آسيب ديده بدن از جمله غضروف، كبد، ماهيچه و غيره اشاره كرد كه مي‌تواند دامنه كاربرد سلولهاي بنيادي را در آينده افزايش دهد.
2- كاربردهاي قريب‌الوقوع و مورد انتظار سلولهاي بنيادي در علوم پزشكي
هر چند استفاده از سلولهاي بنيادي، در مراحل اوليه خود به سر مي‌برد، اما متخصصان معتقدند در آينده‌اي نه‌چندان دور، اين سلول‌ها كاربردهاي وسيعي در علم پزشكي خواهند داشت. با اين اعتقاد، هم‌اكنون در اقصي نقاط جهان تحقيقات وسيعي در خصوص استفاده از سلولهاي بنيادي براي تأمين سلامت انسان در حال انجام است. در ذيل به چند نمونه از كاربردهاي نزديك به حصول سلولهاي بنيادي اشاره مي‌شود:
2-1- ترميم بافت‌هاي آسيب‌ديده قلب
امروزه شمار زيادي از مردم دنيا از بيماري‌هاي قلبي ناشي از آ?سيب‌ديدگي بافت‌هاي آن رنج مي‌برند كه بعضاً منجر به مرگ نيز مي‌شود. ترميم بافت‌هاي آسيب‌ديده، همواره يكي از دغدغه‌هاي پزشكان و متخصصان علوم پزشكي بوده و بهره‌گيري از سلولهاي بنيادي، اميد تازه‌اي در اين عرصه به وجود آورده است. متخصصان اميدوارند سلولهاي بنيادي را از مغز استخوان افراد بيمار (يا جنين
نوظهور) استخراج و آنها را در محيط آزمايشگاه به سلولهاي قلبي تبديل نمايند و نهايتاً با تزريق اين سلولهاي تمايزيافته به بدن، امكان ترميم بافت‌هاي آسيب‌ديده قلب را فراهم آورند.
البته اين تكنيك هنوز در مرحله آزمايشگاهي است، اما موفقيت‌هاي به‌دست آمده در حيوانات آزمايشگاهي، احتمال بهره‌گيري از آن را در انسان قوت بخشيده است.
2-2- ترميم بافت‌هاي استخواني
در افرادي كه شكستگي وسيع استخوان دارند و يا كساني كه مورد عمل جراحي مغزي قرار گرفته و كاسه سر آنها برداشته شده و همچنين اشخاصي كه استخوان‌هاي آنها به‌كندي جوش مي‌خورد، از سلولهاي بنيادي براي جوش‌خوردگي سريع و جلوگيري از عفونت‌هاي بعدي استفاده مي‌شود. در اين تكنيك، سلولهاي بنيادي بالغ از فرد گرفته شده و در محيط آزمايشگاه به
سلولهاي استئوپلاست (استخواني) تبديل مي‌شوند، سپس اين سلول‌ها در كنار بافت‌هاي آسيب‌ديده استقرار مي‌يابند تا باعث جوش‌خوردگي سريع اين بافت‌ها گردند. در اين مورد، سلول‌ها از خود شخص جدا مي‌شوند؛ بنابراين مشكل پس‌زدگي و عوارض جانبي را نيز در برندارد.تكنيك مذكور از مرحله آزمايشگاهي خارج شده و هم‌اكنون دركشورهاي پيشرفته دنيا از جمله آمريكا و ژاپن به طور عملي و كاربردي بر روي بيماران انجام مي‌شود.
2-3- درمان بيماري‌ها و ضايعات عصبي
پيشرفت‌هاي بشر در زمينه توليد، تكثير و تمايز سلولهاي بنيادي، اين اميد را به‌وجود آورده است كه بتوان از اين سلول‌ها در مداواي ضايعات عصبي مانند قطع نخاع و بيماري‌هاي عصبي همچون آلزايمر، پاركينسون، MS و غيره نيز بهره برد. در اين مورد نيز پس از تهيه سلولهاي بنيادي از شخص موردنظر، آنها را به سلول عصبي تبديل نموده و براي ترميم يا مداوا مورد استفاده قرار مي‌دهند. البته بخش اعظم اين تكنولوژي، در مرحله آزمايشگاهي است
؛ اما با پيشرفت‌هاي خوبي همراه بوده است. به‌عنوان مثال، طي گزارشي كه اخيراً منتشره شده، متخصصين فرانسوي موفق شدند با استفاده از سلولهاي بالغ، موش قطع نخاع شده‌اي را تا حدي بهبود بخشند كه قادر به حركت باشد ( البته نه با تعادل صددرصد). اين موضوع در صورتي‌كه با موفقيت نهايي توأم شود، انقلاب بزرگي در پزشكي به شمار مي‌رود.ضمن اينكه يك شركت
آمريكايي بنام اورسي كه يك مركز تحقيقاتي خصوصي بوده و متخصصان ارشد جهان در زمينه سلولهاي بنيادي را گرد هم آورده، ادعا كرده است كه با استفاده از سلولهاي بنيادي خود شخص، قادر به مداواي بيماري‌هايي مانند آلزايمر، پاركينسون، MS و غيره مي‌باشد. البته در قبال آن هزينه‌‌هاي بالايي تا حد 100 هزار دلار دريافت مي‌نمايند.
2-4- ترميم سوختگي‌ها و ضايعات پوستي
جراحات پوستي ناشي از سوختگي‌ها يا صدمات ديگر، سالانه بسياري از بيماران را دچار مشكل مي‌كند. در روش معمول براي ترميم قسمت‌هاي صدمه ديده، از پوست بخش‌هاي سالم بدن استفاده مي‌شود كه مشكلاتي را براي بيمار به‌وجود مي‌آورد. اما با استفاده از سلولهاي بنيادي مي‌توان سلولهاي پوستي را در محيط آزمايشگاه توليد نمود و درترميم بافت‌هاي صدمه ديده از آنها استفاده كرد. اين تكنولوژي در حال حاضر، كاربردي شده و توسط يكي از بيمارستان‌هاي انگلستان مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
2-5- ترميم لوزالمعده (پانكراس) و ترشح انسولين
اخيراً متخصصان دانشگاه آلبرتا كانادا، موفق شده‌اند سلولهاي بنيادي بالغ را به سلولهاي پانكراس انساني تبديل نموده و به بيماران ديابتي منتقل نمايند. اين آزمايش بر روي 23 نفر انجام شد كه 16 نفر از تزريق انسولين بي‌نياز شدند. يادآوري مي‌شود كه اين پيوند از نوع اتولوگ بود (براي مداواي هر شخص از سلولهاي بنيادي خود وي استفاده شد) و مشكلات جانبي در بر نداشت.
2-6- آزمون تأثير داروهاي جديد
از جمله مشكلاتي كه همواره در مورد داروهاي سنتتيك جديد وجود دارد آن است كه اين تركيبات ممكن است روي سلول‌ها يا بافت‌هاي انساني تأثيرات منفي داشته باشند؛ اما به دليل مسايل اخلاق پزشكي، امكان ارزيابي‌هاي اولية آنها بر روي انسان وجود ندارد. به‌عنوان مثال، يك داروي سنتتيك قلبي ممكن است بر سلول‌ها يا بافت‌هاي قلبي تأثير نامطلوبي داشته باشد.
در اين موارد مي‌توان سلولهاي قلبي يا هر بافت ديگر را با استفاده از سلولهاي بنيادي توليد نمود و داروهاي جديد را بر روي آنها آزمايش كرد، بدون اينكه نياز به بررسي دارو در بدن انسان باشد. به‌عبارت ديگر، استفاده از سلولهاي بنيادي، انجام آزمايش‌هاي اوليه انساني را با سهولت بيشتر و همان دقت اوليه ممكن مي‌سازد. در اين خصوص سلولهاي بنيادي جنيني مي‌توانند كاربرد وسيعي داشته باشند.
2-7- استفاده از سلولهاي بنيادي بالغ براي طب پيوند
همان‌گونه كه قبلاً نيز اشاره شد، سلولهاي بنيادي بالغ كانديداي بسيار خوبي براي طب پيوند به‌شمار مي‌روند. در واقع مي‌توان اين سلول‌ها را از مغز استخوان يك فرد گرفته و دوباره به بخش آسيب‌ديدة بدن همان فرد پيوند زد. بنابراين چون اين سلول‌ها از خود فرد اخذ شده‌اند، مشكل رد پيوند به‌وجود نخواهد آمد
.
البته اين مسأله در مورد سلولهاي بنيادي جنيني هم مشاهده شده است. به‌عنوان مثال، پيوند سلولهاي بنيادي جنيني قلب موش به موشي كه دچار سكته قلبي شده موجب بهبود حيوان گرديده است. اين نتايج، حتي در مورد پيوند سلولهاي بنيادي جنيني انسان به موش يا رت (نوعي موش آزمايشگاهي) قطع نخاع شده، بسيار اميدواركننده بوده و موجب برطرف شدن بسياري از علايم آسيب در حيوان شده است. ولي بايد توجه داشت كه يكي از محدوديت‌هاي سلولهاي بنيادي جنيني در طب پيوند، امكان رد شدن آنها به‌دليل واكنش‌هاي ناسازگاري نسجي است.
2-8- تلاش براي توليد سلولهاي يونيورسال
از آنجا كه سلولهاي بنيادي جنيني ناميرا هستند، دانشمندان در تلاشند با مداخله و دست‌كاري ژن‌هاي مؤثر در پيوند و فاكتورهاي سازگاري نسجي (MHC) آنها، ردة سلولي فراگير يا يونيورسال (Universal) توليد نمايند. به‌عبارت ديگر، با حذف ژن‌هاي سازگاري نسجي در سلولهاي بنيادي جنيني، سلول‌هايي توليد نمايند كه قابليت پيوند به تمام افراد را داشته باشند. اگر بتوان چنين سلول‌هايي را توليد كرد، به‌علت ناميرا بودن آنها، منبع لايزالي از سلولهاي يونيورسال خواهيم داشت كه به‌طور نامحدود قابليت نگهداري، تكثير و پيوند را دارا بوده و از اين راه مشكل پس‌زدگي پيوند حل خواهد شد.
