مقدمه‌ای بر استخراج سلول های بنیادی
سلول های بنیادی در نقاط مختلف بدن قرار گرفته‌اند. در افراد بالغ این سلول ها در مغز استخوان، بافت چربی، مغز، ریشه دندان، خون، کبد، قلب، ماهیچه های اسکلتی و … جای گرفته‌اند. بهترین تکنیک روشی است که طی آن با کمترین آسیب بتوان بیشترین مقدار سلول بنیادی را استخراج کرد.
یکی از مهم ترین شاخصه ها در روش انتخاب روش استخراج و بافت هدف، هدف استفاده از سلول های بنیادی می باشد. به عنوان مثال در پیوند مستقیم سلول بنیادی از یک فرد زنده به فرد دیگر، ناچاراً باید از سلول های بنیادی مغز استخوان بهره گرفت.
اگرچه این روش درد زیادی را متحمل فرد اهدا کننده خواهد کرد اما پس از انجام تست های تأییدی HLA typing، روشی جز استخراج مغز استخوان باقی نمی ماند. اما در مدل های تحقیقاتی می توان از بافت های دور ریز چربی انسانی که در عمل های زیبایی لیپوساکشن تولید می شود، استفاده کرد.
سلول های بنیادی که به شکل گسترده توسط پژوهشگران استخراج و کشت می شوند شامل سلول های بنیادی جنینی (Embryonic Stem Cells) که از نوع سلول های Pluripotent هستند، سلول های بنیادی پرتوان القایی (induced Pluripotent Stem Cells) و سلول های بنیادی بالغ که از نوع سلول های Multipotent می باشند. طبیعتاً سلول های بنیادی متنوع و گسترده دیگری نیز در بدن انسان وجود دارند و از ارزش تحقیقاتی بالایی برخوردار هستند. اما این 3 نوع سلول جزء سلول های بسیار پرکاربرد و با روش های ساده‌تر در استخراج هستند.
مطالب مرتبط:
سلول های بنیادی جنین جزء اولیه ترین سلول هایی بودند که در واپسین سال های قرن 20 در دنیا استخراج و کشت شدند. در ایران نیز افرادی چون جناب آقای دکتر احمدرضا بهرامی و سرکار خانم دکتر مریم مقدم متین جزء اولین نفراتی بودند که این سلول ها را در همان سال های اولیه قرن 21 استخراج کرده و کشت دادند.
سلول های بنیادی جنینی با اینکه توانایی تمایز به انواع سلول ها را با توان بسیار بالایی دارند اما از طرف دیگر استخراج و کشت آن ها سخت بوده و مشکلات اخلاقی زیادی را در بافت گیری به وجود می آورند. در ابتدا باید توجه داشت که برای استخراج سلول های بنیادی جنینی باید یک جنین در مرحله بلاستوسیست استخراج شود.
در ادامه کلنی سلولی باید بر روی یک لایه مغذی سلولی به نام MEF (Mouse Embryonic Fibroblasts) منتقل شده و کشت داده شود. همچنین محیط کشت مورد استفاده در کشت سلول های بنیادی جنینی می تواند بسیار پرهزینه باشد؛ چرا که وجود انواع فاکتور های رشد برای رشد این سلول ها مورد نیاز است.
از طرفی تست های تأییدی سلول های بنیادی جنینی می تواند بسیار سنگین و پر هزینه باشد. اگرچه توانایی تمایز با پتانسیل بالای این سلول ها می تواند یک مزیت حساب شود اما از طرفی همین پتانسیل بالا احتمال تشکیل تراتوما و سرطانی شدن را در پیوند افزایش می دهد.
مشکلات اخلاقی استخراج سلول های بنیادی جنینی باعث شد یک دانشمند ژاپنی در سال 2006 این سلول ها را از سلول های تمایز یافته تولید کند. یکی از روش های تولید ESC، انتقال هسته یک سلول تمایز یافته به یک سلول تخمک بدون هسته و کاشت آن در رحم جایگزین بود. یعنی برای اینکه ESC اختصاصی یک فرد تولید شود، باید از سلول هایی با هسته کامل استفاده می شد و هسته 2n آن سلول در یک تخمک کاشته می شد.
سپس تخمک هاپلوئید که به شکل مصنوعی تبدیل به سلول زیگوت دیپلوئید شده بود در رحم جایگزین کاشته شده و مجدداً در مرحله مورولا استخراج و کشت داده می شد.
با تلاش های دانشمندی ژاپنی به نام آقای یاماناکا، ژن هایی معرفی شدند که به عنوان master genes عملکرد داشته و با تلقیح آن ژن ها می شود سلول بنیادی پرتوان القائی تولید کرد که از نظر عملکرد همانند سلول های بنیادی جنینی می باشد. در این روش استخراج و تولید سلول های بنیادی، یک سلول فیبروبلاست تمایز یافته از فرد گرفته شده و کشت داده می شود.
سپس با روش های مختلف ترنسداکشن، ترنسفکشن، تغییر اپی ژنتیک و … بیان مجموعه‌ای از ژن ها که شامل Klf4، Sox2، Oct3/4 و c-Myc می باشد، افزایش پیدا کرده و باعث برگشت تمایز و تبدیل سلول عملکردی به سلول بنیادی پرتوان القایی (iPSC) می شود.
امروزه یکی از سلول های بنیادی پرکاربرد در سرتاسر دنیا، سلول های بنیادی بالغ می باشند. زمانی که از سلول های بنیادی بالغ صحبت می شود غالباً منظور سلول های بنیادی مزانشیمی می باشد. این سلول ها در سرتاسر بدن پخش شده و کنام های مختلفی دارند اما در برخی کنام ها حضور پر رنگ تری از خود نشان داده‌اند.
به عنوان مثال در یک فرد بالغ، حضور این سلول ها در مغز استخوان، بافت چربی و ریشه دندان در بیشترین مقادیر خود می باشد. همچنین در بافت های مرتبط با جنین مانند بند ناف، حضور بیشتری دارند. لذا در استخراج این سلول ها با توجه به آسیب وارده به فرد دهنده سلول، باید بافت مناسب برای استخراج حداکثری را در نظر گرفت.
اگرچه مرحله تخلیه بافت مغز استخوان بسیار دردناک بوده و آسیب های جدی به فرد وارد می کند اما به دلیل اتصالات سست بین سلولی، استخراج آن ها از این بافت ساده تر است. با چند بار شست و شو و استفاده از ترکیباتی که گرادیانت شیب گرانشی (مانند فایکول) به وجود می آورند، می توان سلول های بنیادی مزانشیمی را تخلیص کرد.
در بافت های دیگر مانند چربی یا بند ناف که سلول های بنیادی مزانشیمی حضور دارند، اتصالات بین سلولی محکم تر بوده و برای استخراج سلول باید این اتصالات شکسته شوند. ماتریکس خارج سلولی در این بافت ها از نوع کلاژن تایپ 1 می باشد. لذا برای شکستن اینتگرین های متصل به کلاژن می توان از آنزیم تریپسین استفاده کرد و همچنین برای شکستن رشته های کلاژناز می توان از آنزیم کلاژناز نوع 1 استفاده کرد.
این بافت ها پس از استخراج باید به خوبی شست و شو داده شوند تا خونبری به شکل کامل انجام شود. سپس تحت تیمار آنزیم های شکننده اتصالات بین بافتی قرار می گیرند تا سلول ها کامل از دل بافت خارج شوند.
پس از تیمار با آنزیم، جهت خنثی کردن اثر آن محیط کشت حاوی FBS به آن اضافه کرده و سانتریفیوژ می شوند. در بافت چربی، در نهایت یک رسوب از جنس Stromal Vascular Fraction یا SVF تشکیل می شود که می توان با کشت دادن آن سلول های بنیادی مزانشیمی را تخلیص کرد.
همچنین بخوانید:
کارآموزی مهندسی بافت و پزشکی بازساختی
نویسنده: مسعود سلطانی حلوائی
