مطالعه اخیر راه جدیدی را برای ساخت بافت استخوانی از طریق دستکاری سلول‌های بنیادی ارائه می‌دهد. نتایج حاصل از این مطالعه می‌تواند برای افراد با آسیب‌های اسکلتی و افرادی که استئوپروز (پوکی استخوان) دارند، کمک کننده باشد.
سلول‌های بنیادی سلول‌هایی تمایز نیافته هستند که دارای توانایی تبدیل شدن به یک سلول خاص و بر عهده گرفتن یک وظیفه خاص را هستند.
مطالعه جدید بر یافتن بهترین راه استفاده از سلول‌های بنیادی برای اهداف درمانی متمرکز است. محققان علاقه مند به یافتن نحوه دست کاری سلول‌های بنیادی برای جایگزینی سلول‌ها یا بافت‌های آسیب دیده و آن‌هایی که عملکرد خود را از دست داده اند، هستند.
مطالعه جدید انجام شده در دانشگاه پزشکی جان هاپکینز در بالتیمور توسط دکتر Aaron James و تیم تحقیقاتی‌اش انجام گرفت. آن‌ها به دنبال یافتن مکانیسم‌هایی که منجر به تبدیل سلول‌های خاص بنیادی به نام سلول‌های بنیادی پری واسکولار، به بافت استخوانی جدید بودند.
این نوع از سلول‌های بنیادی قدرت تبدیل به بافت چربی و یا استخوانی را دارند. تا به امروز عاملی که منجر به تعیین سرنوشت آن‌ها می‌شود، شناخته نشده است. دکتر Aaron James می‌گوید:
استخوان‌های ما دارای ذخیره‌ی اندکی از سلول‌های بنیادی هستند و این مقدار برای گرفته شدن و تبدیل مجدد آن به بافت استخوانی کم است. اگر بتوانیم این سلول‌ها را وادار به تبدیل شدن به بافت استخوانی، به جای چربی بکنیم، توانسته‌ایم به پیشرفت خوبی در زمینه بالا بردن سلامت استخوان و درمان آن دست یابیم.
محققان این مطالعات را در مدل‌های موش صحرایی و همچنین در کشت‌های سلول‌های انسانی انجام دادند و یافته‌ها را در ژورنال Scientific Reports گزارش کردند.
پروتئینی که سرنوشت سلول را تعیین می‌کند
مطالعات قبلی انجام شده توسط دکتر جیمز حاکی از این بود که پروتئین‌های سیگنال دهنده‌ی خاصی به نام WISP-1 احتمالا می‌توانند سرنوشت سلول‌های بنیادی پری واسکولر را تعیین کنند. این پروتئین‌ها به این نوع سلول‌های بنیادی پیامی صادر می‌کنند که به چربی یا بافت استخوانی تبدیل شوند.
محققان برای اثبات نقش پروتئین WISP-1 در تعیین سرنوشت سلول‌های بنیادی پری واسکولر، تعدادی از سلول‌های انسانی را از لحاظ ژنتیکی تغییر دادند تا نتوانند این پروتئین را تولید کنند.
با مقایسه‌ی فعالیت ژن در سلول‌های تغییر یافته از لحاظ ژنتیکی با سلول‌هایی که هنوز پروتئین WISP-1 را تولید می‌کردند، محققان به نقش مهم این پروتئین پی بردند. در سلول‌هایی که فاقد WISP-1 بودند، چهار ژن که مسئول ایجاد چربی بودند، ۵۰ تا ۲۰۰ درصد فعالیت بیشتری نسبت به سلول‌هایی که از نظر تولید پروتئین WISP-1 عادی بودند، داشتند.
این یافته نشان می‌دهد وجود دوز صحیحی از این پروتئین سیگنال دهنده می‌تواند منجر به تبدیل سلول‌های بنیادی به بافت استخوانی به جای بافت چربی شود.
همانطور که انتظار می‌رفت، وقتی محققان سلول‌های بنیادی را برای افزایش تولید پروتئین WISP-1 تغییر دادند، سه ژن که ساخت بافت استخوانی جدید را تحریک می‌کردند، نسبت به سلول‌های با سطح نرمال پروتئین پیام دهنده، دو برابر فعال‌تر شدند.
همچنین فعالیت ژن‌هایی که رشد بافت چربی را تحریک می‌کردند؛ مانند ژن مربوط به رسپتور گیرنده‌ی فعال کننده‌ی تکثیر پروکسی زوم گاما (PPARG)، در سلول‌هایی که دارای مقادیر بالایی از پروتئین WISP-1 بودند، ۴۲ درصد پایین‌تر بود. این کاهش به علت بالا رفتن فعالیت ژن‌های مربوط به ساخت بافت استخوانی جدید اتفاق افتاد.
مداخلات مربوط به سلول‌های بنیادی امیدوار کننده است
در مرحله‌ی بعدی مطالعه، دانشمندان از مدل‌های موش برای بررسی اینکه آیا پروتئین WISP-1 می‌تواند روند ترمیم استخوان را طی ادغام مهره‌ها بالا ببرد، استفاده کردند. ادغام مهره‌ها پروسه‌ای است که طی آن دو یا چند مهره را برای ایجاد استخوان واحد به هم جوش می‌دهند.
هدف درمانی جوش دادن مهره‌ها بهبود کمر درد و یا استحکام ستون مهره‌ها در مواردی مانند اسکلیوز می‌باشد.
به عقیده‌ی دکتر جیمز، این پروسه به مقادیر بالایی از سلول‌هایی استخوانی جدید نیاز دارد. اگر بتوانیم ساخت سلول‌های استخوانی جدید را در محل فیوژن مورد هدف قرار دهیم، می‌توانیم به بیماران در بهبودی سریع و کاهش عوارض مربوطه کمک کنیم.
محققان در مطالعه‌ای که اکنون در حال انجام است، سلول‌های بنیادی انسانی دارای پروتئین WISP-1 فعال را به موش‌ها تزریق کردند. آن‌ها این تزریق را به محلی بین مهره‌ها انجام دادند تا تاثیر آن را در پروسه جوش دادن مهره‌ها مورد بررسی قرار دهند.
بعد از چهار هفته مطالعه، دکتر جیمز و همکارانش به این نتیجه رسیدند که موش‌ها هنوز مقادیر بالایی از WISP-1 در بافت مهره‌ای تولید می‌کنند و علاوه بر آن ساخت بافت استخوانی جدید در آن محل به جوش خوردن مهره‌ها کمک کرد.
در موش‌هایی که بدون دریافت سطح بالایی از پروتئین WISP-1 همان پروسه انجام شد، در همان مدت زمان مشخص جوش خوردگی مهره‌ها اتفاق نیفتاد.
دکتر James اظهار می‌کند:
ما امیدواریم یافته‌ها به پیشرفت درمان‌های سلولی بعد از عمل‌هایی مانند مورد ذکر شده و سایر آسیب‌های اسکلتی و بیماری‌هایی؛ مانند شکستگی استخوان و استئوپروز منجر شود.
هدف دیگری که محققان در آینده دنبال خواهند کرد، بررسی این است که آیا کاهش سطح WISP-1 در سلول‌های بنیادی می‌تواند منجر به تشکیل بافت چربی شود. در اینصورت می‌توان سرعت درمان زخم را بسیار بالا برد.
مقاله مرتبط: برای اولین بار: دانشمندان موفق به کشف سلول های بنیادی اسکلتی شدند
