درمان سکته قلبی با سلول های مزانشیمی و محدودیت‌های بالینی
سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs) به دلیل ایمنی اثبات‌شده و تأییدیه سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA)، جایگاه ویژه‌ای در پزشکی بازساختی دارند. این سلول‌ها با آزادسازی فاکتورهای پاراکراین ضدآپوپتوز و محرک رگ‌زایی، به احیای بافت‌های آسیب‌دیده کمک می‌کنند. با این حال، پیوند مستقیم این سلول‌ها به تنهایی پتانسیل درمانی چشمگیری در ترمیم بافت پس از سکته قلبی (ایسکمی) نشان نداد.
روش‌های متداول پیش‌تیمار سلولی تلاش می‌کنند فنوتیپ درمانی پایداری در سلول‌ها ایجاد کنند. سلول‌ها این فنوتیپ‌های القاشده را پس از ورود به محیط خشن و فاقد اکسیژن بافت سکته‌زده به سرعت از دست می‌دهند.
درمان سکته قلبی با سلول های مزانشیمی
استراتژی هم‌کشتی و تیمار سلولی با فاکتور HGF
پژوهشگران دانشگاه هنگ‌کنگ، دانشگاه علم و صنعت پوهانگ (POSTECH) و بیمارستان دانشگاه ملی سئول راهکار نوینی برای ارتقای عملکرد درمانی این سلول‌ها ابداع کردند. آن‌ها سلول‌های مزانشیمی مشتق از مغز استخوان را با رده‌ای از سلول‌های تولیدکننده فاکتور رشد هپاتوسیت (HGF) هم‌کشت کردند.
نتایج برون‌تنی (In Vitro) این تیمار سلولی نشان داد:
- افزایش بیان ژن‌های رگ‌زایی: سلول‌های مزانشیمی ژن‌های پرو-آنژیوژنیک را در مقادیر بسیار بالاتر بیان کردند.
- تشکیل شبکه‌های لوله‌ای مویرگی: محیط رویی (Supernatant) این سلول‌ها مهاجرت سلول‌های اندوتلیال را تسریع کرد و فرایند تشکیل لوله‌های عروقی را بهبود داد.
- محافظت از کاردیومیوسیت‌ها: فاکتورهای ترشح‌شده از مرگ سلول‌های عضلانی قلب (Cardiomyocytes) در شرایط کمبود شدید اکسیژن و مواد مغذی جلوگیری کردند.
طراحی پچ دولایه با چاپ زیستی سه‌بعدی
پژوهشگران برای تثبیت فنوتیپ درمانی سلول‌ها، یک پچ قلبی دولایه را به کمک فناوری چاپ زیستی سه‌بعدی تولید کردند:
- چاپ داربست مکانیکی پایدار: ابتدا یک چارچوب متخلخل با استفاده از پلیمر زیست‌سازگار پلی‌کاپرولاکتون (PCL) چاپ شد تا استحکام مکانیکی لازم در برابر انقباضات مداوم میوکارد را تأمین کند.
- چاپ لایه جوهر زیستی قلبی: سپس جوهری زیستی متشکل از ماتریکس خارج سلولی سلول‌زدایی‌شده قلب خوک (pdECM) همراه با سلول‌های مزانشیمی تیمارشده روی داربست PCL چاپ شد. محیط طبیعی dECM بقا و اتصال سلول‌ها را به حداکثر رساند.
نتایج پیوند درون‌بدنی و احیای بافت میوکارد
تیم تحقیق پچ چاپ‌شده را به مدل‌های حیوانی مبتلا به انفارکتوس میوکارد (سکته قلبی) پیوند زد. بررسی‌های بافت‌شناسی پس از ۸ هفته نتایج چشمگیری را ثبت کرد:
- کاهش تشکیل بافت فیبروز (اسکار قلبی): پچ زیستی جلوی تغییر شکل بطن چپ و پیشرفت نارسایی قلبی را گرفت و ضخامت دیواره آسیب‌دیده را حفظ کرد.
- افزایش چشمگیر تراکم مویرگ‌ها: آزادسازی مستمر فاکتورهای پاراکراین، رگ‌زایی متراکمی در ناحیه ایسکمیک ایجاد کرد.
- ارتقای عملکرد پمپاژ قلب: کسر تخلیه بطن چپ (LVEF) و سایر شاخص‌های اکوکاردیوگرافی بهبود معناداری نسبت به گروه‌های کنترل نشان دادند.
این مطالعه اثبات کرد که تلفیق تحریک سلولی هدفمند با چاپ زیستی داربست‌های مبتنی بر dECM، مسیر درمان نارسایی‌های پیشرفته قلبی را هموار می‌سازد.
- ژورنال منبع: Science Advances (2020)
- شناسه دیجیتال (DOI): 10.1126/sciadv.aay6994
- مراکز پژوهشی همکار: POSTECH، دانشگاه هنگ‌کنگ (HKU) و بیمارستان سئول