مقدمه

درون جنین میلیونهاسلول بنیادی وجود دارد که بزرگی همه آنها کمتر از یک نقطه است. این سلولها ازپتانسیل بالایی برخوردار هستند و می‌توانند طی فرایند تمایز یابی به سلولهایبافتهای مختلف در بدن تبدیل شوند. پتانسیل تقریبا نامحدود این سلولها آنها را درکانون تحقیقات پزشکی قرار داده است. تصور کنید که این سلولها بتوانند حافظه بیمارمبتلا به آلزایمر را به وی برگردانند.
پوستی را که در اثر سانحه آسیب دیدهجایگزین کنند یا بیمار معلولی را قادر به راه رفتن دوباره کنند! و .... اما پیش ازآنکه دانشمندان نحوه استفاده از سلولهای بنیادی را برای مقاصد پزشکی فرا بگیرندباید دریابند که چگونه می‌توانند قدرت این سلولها را تحت کنترل خود درآورند. آنهاباید نحوه استفاده از سلولهای بنیادی و تبدیل آنها به بافتها یا اندامهای خاصی رافرا بگیرند تا بتوانند یک بیمار یا بیماری علاج کنند.

سلولبنیادی چیست؟

سلول بنیادی سازنده بدنانسان است. سلولهای بنیادی درون جنین در نهایت به سلول ، بافت و اندامهای مختلف بدنجنین تبدیل می‌شوند. برخلاف یک سلول معمولی که قادر است با تکثیر شدن چندین سلول ازنوع خود را بوجود آورد سلول بنیادی همه منظوره و بسیار توانمند است و وقتی تقسیمشود، می‌تواند به هر یک از انواع سلولها در بدن تبدیل شود. سلولهای بنیادی ازقابلیت خود نوسازی هم برخوردارند. سلولهای بنیادی خود بر دو نوع هستند. سلولهایبنیادی جنینی و سلولهای بنیادی بالغ.

سلولهای بنیادی جنینی از جنین بدستمی‌آیند. یک جنین 3 تا 5 روزه حاوی سلولهای بنیادی است که به شدت در حال تکثیرهستند تا اندامها و بافتهای مختلف جنین را بسازند. افراد بالغ نیزدر قلب،  مغز،  مغزاستخوان  ،  ریه ها واندامهای دیگر خود سلولهای بنیادی دارند. این سلولها مجموعه‌های درونی مخصوص ترمیمهستند و سلولهایی که بر اثر بیماری ، مصدومیت و کهولت سن صدمه می‌بینند دوبارهتولید می‌کنند.

تاریخچه

در اوایلدهه 1980 میلادی دانشمندان نحوه قرار گرفتن سلولهای بنیادی جنینی از موش و کشت آنهارا در آزمایشگاه فرا گرفتند و در سال 1998 برای اولین بار در سلولهای بنیادی جنینیانسان را در آزمایشگاه تولید کردند. اما این سوال پیش می‌آید که پژوهشگران جنینانسان را از کجا بدست می‌آورند؟ جنین را می‌توان با تولید مثل ، تلفیق  اسپرم وتتخمک یا شبیه سازی تولید کرد.

راههای تولید جنین:

1-تولید مثل

این راهطبیعی تولید جنین است.

2-تلفیق گامتها در شرایط آزمایشگاه

پژوهشگران تمایل زیادی بهتولید جنین از طریق تلفیق اسپرم و تخمک ندارند. با این وجود بسیاری از آنها جنینهایبارور شده در کلینیکهای بارورسازی استفاده می‌کنند. گاهی اوقات زوجهایی کهنمی‌توانند بطور طبیعی بچه‌دار شوند و می‌خواهند به شیوه مصنوعی صاحب فرزند شوندچندین جنین بارور شده تولید می‌کنند که همگی آنها مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. وجنینهای اضافی را برای انجام تحقیقات علمی اهدا کنند.

شبیهسازی درمانی

در این شیوه یک سلول ازبیماری‌ که نیازمند درمان از طریق سلول بنیادی است با تخمک اهدا شده ادغام می‌شود. پس از آن  هسته تخمک جدا شده و هسته سلول شخص بیمار جایگزین آن می‌گردد. سپس تخمک حاصل ازطریق شیمیایی یا الکتریکی تحریک می‌گردد تا  تقسیم سلولی انجام دهد. جنین حاصل موادژنتیکی بیمار را حمل خواهد کرد که می‌تواند پس زدن سلولهای بنیادی را پس از پیوندآنها به میزان زیادی کاهش دهد.

تکثیر سلولهای بنیادی در آزمایشگاه

جنین 3 تا 5 روزه رابلاستوسیستمی‌نامند. یک بلاستوسیست تودهای مشکل از 100 سلول و یا بیشتر است. سلولهای بنیادی سلولهای درونی بلاستوسیستهستند که در نهایت به هر سلول ، بافت و اندام درون بدن تبدیل می‌شوند. دانشمندانسلولهای بنیادی را از بلاستوسیست جدا کرده و آنها را درون ظرف پتری دیش درآزمایشگاه کشت می‌دهند. پس از آنکه سلولها چندین بار تکثیر شدند و میزان آنها ازگنجایش ظرف کشت فراتر رفت آنها را از آن ظرف برداشته و درون چندین ظرف قرارمی‌دهند. سلولهای بنیادی جنینی که چندین ماه بدون ایجاد تمایز پرورش یافته‌اند خطسلول بنیادی نامیده می‌شوند.

این خطوط سلولی را می‌توان منجمد کرده و بینآزمایشگاهها به اشتراک گذاشت. کار با سلولهای بنیادی بالغ برای دانشمندان سخت‌تراست. زیرا استخراج و کشت آنها نسبت به سلولهای بنیادی جنینی دشوارتر است. یافتنسلولهای بنیادی در بافت بالغ به تنها مشکل است بلکه دانشمندان هم برای کنترل آنهادر آزمایشگاه با مشکل رو به رو هستند. اما حتی کنترل سلولهای بنیادی جنینی هم که بهخوبی در آزمایشگاه پرورش می‌یابند آسان نیست دانشمندان همچنان در تلاشند تا اینسلولها را به رشد در انواع خاصی از بافت وادارند.

موانع بر سر راه استفاده از سلول بنیادی

یکی از این موانع مشکل پسزدن است. اگر سلولهای بنیادی جنینی اهدا شده به یک بیمار تزریق شوند ممکن است سیستمایمنی بدن بیمار این سلولها را مهاجمان خارجی تلقی کرده و به آنها حمله کند. امااستفاده از سلولهای بنیادی بالغ تا حدودی از این مشکل می‌کاهد. زیرا  سیستم ایمنیبدن بیمارسلولهای بنیادی خود بیمار را پس نمی‌زند.

کاربرد سلولهای بنیادی در بازسازی سلولها

از سلولهای بنیادی می‌توانبرای بازسازی سلولها یا بافتهایی استفاده کرد که بر اثر بیماری یا جراحت صدمهدیده‌اند. این نوع درمان به درمان سلولی معروف است. یکی از کاربردهای بالقوه اینشیوه درمان ، تزریق سلولهای بنیادی جنینی در قلب برای بازسازی سلولهایی است که براثر حمله قلبی صدمه دیده‌اند. در یکی از تحقیقات ، پژوهشگران زمینه  سکته قلبیچندین موش رافراهم کرده و پس از آن سلولهای بنیادی جنینی را درون قلب آسیب دیده موشها تزریقنمودند. در نهایت سلولهای بنیادی  بافت ماهیچهآسیب دیده را بازسازی کردندو کارکرد قلب موشها را بهبود بخشیدند.
از سلولهای بنیادی می‌توان برایبازسازی سلولهای مغزی بیماران مبتلا بهپارکینسون استفاده کرد. اینبیماران فاقد سلولهایی هستند که ناقل عصبی موسوم بهدوپامینرا تولید می‌کنند. بدون وجود این پیکشیمیایی حرکت بیماران مبتلا به پارکینسون نامنظم و منقطع است. و این افراد ازارزشهای غیر قابل کنترل رنج می‌برند. در تحقیقات انجام شده روی موشها پژوهشگرانسلولهای بنیادی جنینی را در مغز موشهای مبتلا به بیماری پارکینسون تزریق کردند وشاهد آن بودند که سلولهای بنیادی ، موشها را بهبود بخشیدند. دانشمندان امیدوارند کهروزی بتوانند این موفقیت خود را در انسانهای مبتلا به پارکینسون هم تکرار کنند.

کاربرد سلولهای بنیادی در تولید اندام کامل

شاید دانشمندان بتوانند حتییک اندام کامل را در آزمایشگاه پرورش داده و آن را جایگزین اندامی کنند که بر اثربیماری آسیب دیده است. برای این کار باید نوعی چارچوب از جنس پلیمرزیست تجزیه پذیر را به شکلاندام مورد نظر بسازند و سپس آن را با سلولهای بنیادی جنینی یا بالغ بارور سازند. پس از آن عوامل رشد مخصوص آن اندام افزوده می‌شوند تا پرورش اندام را تحت کنترل وهدایت درآورند.
پس از آنکه چارچوب با بافت خاص آن اندام پوشیده شد آن را بهبیمار پیوند می‌زنند. با بوجود آمدن بافت از سلولهای بنیادی چارچوب تجزیه شده و درنهایت یک گوش، کبدیا هراندام دیگر باقی خواهد ماند. از جمله بیماریهایی که احتمالا روزی یا درمان سلولیمعالجه خواهند شد می‌توان به پارکینسون ، دیابت، بیماری قلبی ، صدمه بهنخاع ، سوختگی ، آلزایمر و ضعف بینایی اشاره کرد.

اختلاف نظر در مورد تحقیقات سلول بنیادی

تحقیقات سلول بنیادی یکی ازبزرگترین موضوعاتی است که اجتماعات علمی و مذهبی را رو در رو قرار داده است و هستهاین اختلاف یک سوال است حیات چه موقع آغاز می‌شود؟ برای بدست آوردن سلولهای بنیادیدانشمندان یا باید از جنینی استفاده کنند که بارور شده است و یا به روش شبیه سازی ،جنینی را از سلول بدن بیمار و تخمک اهدایی بسازند. در هر دو صورت برای جدا کردنسلولهای بنیادی یک جنین باید جنین از بین برود. و اگرچه این جنین تنها 4 یا 5 سلولرا دربرمی‌گیرد. بعضی از رهبران مذهبی بر این باورند که این کار همانند گرفتن جانیک انسان است.

شبیهسازی انسان

مساله دیگر مورد اختلاف شبیهسازی انسان است. اگر دانشمندان بتوانند جنینی را در آزمایشگاه خلق کنند آیانمی‌توانند آن جنین را درونرحمیک مادر دیگر پیوند زده و زمینه رشد یک نوزاد را فراهم کنند؟! ایده شبیهسازی انسان افکار هولناک و مخوف پرورش ابر انسانها با ضریب هوشی بسیار بالا وقابلیتهای فیزیکی مانند قهرمانان خیالیسوپرمنوبت منو یا خلق کودکانیکه صرفا برای استفاده از اندام پرورش می‌یابند را تداعی می‌کند.
هنگامی کهگروهی از محققان اسکاتلندی در سال 1997 اعلان کردند که توانسته‌اند با موفقیتگوسفندی را به نامدالیشبیه سازی کنندوحشت ناشی از شبیه سازی شدت گرفت. حتی با افزایش آگاهی و شناخت دانشمندان ازسلولهای بنیادی و توانایی کنترل آنها بحثهای اخلاقی و سیاسی در این مورد داغ‌تر ووخیم‌تر می‌شود. بسیاری از دولتها محدودیتهای شدیدی را بر تحقیقات سلول بنیادیاعمال کرده‌اند و تامین بودجه این تحقیقات را با مشکلات زیادی مواجه نموده‌اند.

آینده بحث

مخالفتجامعه جهانی با پدیده شبیه سازی مولد انسان گسترده و عام‌الشمول است. اما به نظرمی‌رسد بسیاری از کشورها با انجام تحقیقات پزشکی برای مقابله با بیماری‌هایی چونپارکینسون ،آلزایمر،‌ بیماریهای قلبیو سرطانازطریق تولید جنینهایآزمایشگاهی و همچنین تحقیق و بررسی روی آنها به منظور ایجاد توسعه و پیشرفت در علومپزشکیو مهندسیژنتیک بدون آنکه هدف این تحقیقات تولد صرف انسان شبیه سازی شده باشد، مخالفت چندانی نداشتهباشند. با وجود این ، برخی کشورها از جمله واتیکان مخالفت صریح و موکد خود را دراین مورد ابراز داشته و با عمل شبیه سازی انسان با هر هدف و مقصودی که باشد،مخالفند.
از جمله استدلالهای این گروه برای مخالفت با شبیه سازی این است کهما با این کار به تولید انسان‌هایی اقدام می‌کنیم که در نهایت آنها را از میانمی‌بریم و از اینرو ، در جهتی حرکت خواهیم کرد که منجر به نقض قواعد اساسی حقوق بشرو کرامت انسانی خواهد شد. آیا اصولا ما حق داریم که با انسان زنده آزمایشهای علمیبکنیم . بعضیها می‌گویند که اینکار به بشریت خدمت خواهد کرد ممکن است این گفته درستباشد .

عليرغم پيشرفت‌هاي بزرگي كه تاكنون در استفاده از سلول‌هاي بنيادي براي مقاصد درماني به‌دست آمده است، بشر هنوز در ابتداي اين راه است و همچنان تحقيقات گسترده‌اي براي عملي ساختن ايده‌هاي محققان در دست انجام است. در اين مطلب از زبان دكتر عليرضا قدسي‌زاد، رزيدنت سال پنجم جراحي قلب در دانشگاه دوسلدورف آلمان، به برخي از اين چشم‌اندازها و زمينه‌هاي تحقيقاتي جديد اشاره شده است:

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 ( Primitive ) 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

در حال حاضر علاوه بر سلول‌هاي بندناف،‌ تحقيقات وسيعي بر روي سلول‌درماني ( Cell therapy ) با استفاده از سلول‌هاي بنيادي جنيني ( Embryonic stem cell ) و مهندسي بافت ( Tissueengineering ) در حال انجام است كه آيندة روشني خواهد داشت. براي مثال، با استفاده از روش‌هاي مهندسي بافت مي‌توان به كمك بيوراكتورهاي ويژه،‌ لايه‌هاي نازكي از بافت‌هاي گوناگون را تهيه و براي مقاصد مختلف استفاده كرد.

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 و پي وي اي (Vein EmbolizationPortal ) 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.

موضوع تحقیق:

سلول های بنیادی

نام دبیر:

آقای باطانی

گرد آورنده:

بیژن توکلی

دبیرستان مالک اشتر

کلاس:202