تبدیل مستقیم سلول‌های پوست به سلول‌های مغزی

01

از 05

پیشینه و چالش‌های پیشین

در گذشته، تولید سلول‌های بنیادی برای اهداف درمانی مستلزم برداشت این سلول‌ها از بافت‌های جنینی بود که با چالش‌های اخلاقی همراه بود. در سال ۲۰۰۶، دانشمندان ژاپنی روشی را ابداع کردند که امکان بازگرداندن سلول‌های بالغ به حالت بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) را فراهم می‌کرد.

این کشف که جایزه نوبل را نیز به همراه داشت، انقلابی در حوزه پزشکی ترمیمی ایجاد کرد. با این حال، این روش با مشکلاتی مواجه بود، از جمله بازدهی پایین تبدیل سلول‌ها و گیر کردن بسیاری از سلول‌ها در مراحل میانی.

در مطالعات اولیه، کمتر از ۰.۱٪ سلول‌ها به‌طور کامل به سلول‌های بنیادی تبدیل می‌شدند. اگرچه در طول دو دهه گذشته، پیشرفت‌های قابل توجهی در بهبود بازدهی این فرآیند حاصل شده و برخی روش‌ها به بازدهی نزدیک به ۱۰۰٪ رسیده‌اند، اما هنوز چالش‌هایی وجود دارد.

02

از 05

تبدیل مستقیم سلول‌های پوست به نورون‌ها

تیم تحقیقاتی MIT به رهبری کتی گالووی، روشی نوین را توسعه داده‌اند که مرحله میانی تبدیل به سلول‌های بنیادی را حذف می‌کند و مستقیماً سلول‌های پوستی را به نورون‌های حرکتی تبدیل می‌کند. این روش نه تنها ساده‌تر است، بلکه بازدهی چشمگیری دارد و از هر یک سلول پوستی، ۱۰ سلول عصبی یا بیشتر تولید می‌شود.

گالووی در این باره می‌گوید: یکی از چالش‌های اصلی در برنامه‌ریزی مجدد سلول‌ها، گیر کردن آن‌ها در مراحل میانی است. ما با استفاده از تبدیل مستقیم، از مرحله iPSC عبور کرده و مستقیماً سلول‌های سوماتیک (پوستی) را به نورون‌های حرکتی تبدیل می‌کنیم.

03

از 05

فرآیند تبدیل سلول‌ها

در روش قبلی، از چهار ژن برای تولید فاکتورهای رونویسی استفاده می‌شد که از طریق حامل‌های ویروسی به سلول‌های پوستی منتقل شده و آن‌ها را به iPSC تبدیل می‌کردند. در روش جدید، پژوهشگران MIT با آزمایش شش فاکتور رونویسی، ترکیبی مؤثر متشکل از سه فاکتور اصلی به نام‌های NGN2، ISL1 و LHX3 را شناسایی کردند که قادر به انجام این تبدیل مستقیم هستند.

برای افزایش بازدهی، محققان از دو ویروس استفاده کردند:

• ویروس اول: سه فاکتور رونویسی را به سلول‌ها منتقل می‌کند.
• ویروس دوم: دو ژن دیگر را وارد سلول‌ها می‌کند تا سلول‌ها ابتدا تکثیر شوند و سپس برای تبدیل آماده شوند.

گالووی توضیح می‌دهد: فعالیت فاکتورهای رونویسی در سطح بسیار بالا در سلول‌های غیرتکثیری، نرخ تبدیل را کاهش می‌دهد. اما سلول‌هایی که در حالت تکثیر سریع هستند، پذیرش بیشتری برای تبدیل دارند.

04

از 05

نتایج آزمایش‌ها

تیم تحقیقاتی این روش را با تبدیل سلول‌های پوستی موش به نورون‌های حرکتی آزمایش کردند. نتایج نشان داد که بازدهی این فرآیند بیش از یک هزار درصد است. نورون‌های تولید شده فعالیت الکتریکی و سیگنال‌دهی کلسیمی قابل‌تشخیصی داشتند که نشان‌دهنده عملکرد طبیعی آن‌ها بود. در آزمایش‌های بعدی، این نورون‌ها به مغز موش‌های زنده پیوند زده شدند و به نظر می‌رسید که با سایر سلول‌های مغزی ارتباط برقرار می‌کنند.

05

از 05

کاربردهای بالقوه در انسان

یک نسخه از این تکنیک برای سلول‌های انسانی نیز توسعه داده شده است. اگرچه بازدهی فعلی این روش در انسان‌ها بین ۱۰ تا ۳۰ درصد است، اما این میزان به‌مراتب بهتر از بازدهی ۰.۱ درصدی روش‌های اولیه است. تیم پژوهشی قصد دارد این نرخ را بهبود بخشد.

در صورت موفقیت، یکی از اولین کاربردهای این روش می‌تواند تولید نورون‌های جدید برای بیماران مبتلا به بیماری ALS (اسکلروز جانبی آمیوتروفیک) باشد تا کنترل حرکتی آن‌ها بهبود یابد. در آینده، این تکنیک می‌تواند برای تولید انواع دیگر سلول‌ها نیز گسترش یابد و تحولی بزرگ در درمان بیماری‌های عصبی و سایر اختلالات ایجاد کند.

این پیشرفت علمی نه تنها چالش‌های اخلاقی و فنی روش‌های قبلی را کاهش می‌دهد، بلکه با افزایش چشمگیر بازدهی تبدیل سلول‌ها، امیدهای تازه‌ای برای درمان بیماری‌های عصبی و آسیب‌های مغزی ایجاد کرده است. با ادامه تحقیقات و بهبود این روش، می‌توان به آینده‌ای امیدوارکننده در پزشکی ترمیمی و سلول‌درمانی امیدوار بود.