تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به غضروف

غضروف مفصلی، یک بافت همبند است که بخش اصلی مفاصل را تشکیل می‌دهد و با کاهش تنش‌های اصطکاک بین استخوان‌ها، حرکت صاف مفاصل را ممکن می‌سازد. این ویژگی عمدتاً به دلیل وجود آب زیاد و ماتریس‌های خارج سلولی (ECM) در این بافت که عمدتاً کلاژن نوع II است، می باشد.

کلاژن ها منجر به و استحکام غضروف می شوند، در حالی که پروتئوگلیکان ها در برابر فشرده سازی مقاومت می کنند. با این حال، این اجزای غضروف مفصلی نیمه عمر طولانی دارند و پس از تشکیل شدن، جایگزینی آنها بسیار کم است. همچنین، کمبود رگ های خونی در غضروف، انتقال سلول های پیش ساز، مواد مغذی و فاکتورهای رشد (GFs) را به بافت مفصلی دشوار می کند و در نتیجه ترمیم را با مشکل مواجه می کند.

چندین روش برای ترمیم غضروف ایجاد شده است، اما بسیاری از آنها دارای محدودیت هایی از جمله عوارض ناحیه اهدا کننده، تشکیل فیبرو غضروف و نشت سلول های کاشته شده هستند. حتی پس از کاشت موفقیت آمیز سلول های غضروفی، حفظ فنوتیپ غضروفی دشوار است و سلول ها مستعد تبدیل شدن به غضروف فیبری هستند. علاوه بر این، جداسازی ناکافی ماتریکس غضروفی از این غضروف های کاشته شده محدودیت دیگری برای ترمیم غضروف ایجاد می کند.

تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به غضروف و ترمیم غضروف

کاشت و تمایز به غضروف از سلول های بنیادی مزانشیمی ممکن است راه حلی برای غلبه بر این مشکلات باشد. سلول های بنیادی مزانشیمی ویژگی های منحصر به فردی مانند خود بازسازی، تکثیر گسترده و تمایز به چند نسل دارند. همچنین، قابلیت گسترش کارآمد سلول های بنیادی مزانشیمی در شرایط آزمایشگاهی، به این سلول ها به عنوان کاندیدای عالی برای اجزای ترمیم غضروف در آینده خواهد بود.

تمایز به غضروف از سلول های بنیادی مزانشیمی راه حلی برای غلبه بر مشکلات و محدودیت های ترمیم غضروف از جمله عوارض ناحیه اهدا کننده، تشکیل فیبرو غضروف و نشت سلول های کاشته است.

مطالب مرتبط: تمایز سلول بنیادی مزانشیمی به استخوان – تمایز سلول های مزانشیمی به چربی

عوامل تاثیر گذار در تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به غضروف

نتایج چند مطالعه حیوانی نشان داد که بافت‌هایی که با سلول های بنیادی مزانشیمی ترمیم شده‌اند، آرایش سلولی و یکپارچگی بهتری با محیط اطراف را نسبت به بافت‌هایی که با سلول‌های غضروفی ترمیم می‌شوند، نشان می‌دهند. علاوه بر این، آنها را می توان از بافت های مزانشیمی مختلف بالغ مانند مغز استخوان، خون محیطی و بافت چربی استخراج کرد. برای تمایز غضروف از سلول های بنیادی مزانشیمی، می توان با تعدیل برهمکنش های MSC با ریزمحیط های سلولی، مانند GFs، سلول های همسایه و ماتریکس قابل اتصال به سلول به دست آورد. بنابراین، بررسی بیشتر اثرات فاکتورهای رشد، برهمکنش سلول به سلول، و بیومواد بر غضروف سلول های بنیادی مزانشیمی ضروری است. اثر GFs بر غضروف ممکن است بسته به دوز GF، نوع سلول و مرحله سلول متفاوت باشد. بیشتر فاکتورهای رشد تحقیق شده برای غضروف شامل فاکتور رشد تبدیل‌کنندهβ (TGF-β)، پروتئین‌های مورفوژنیک استخوان (BMPs)، فاکتور رشد شبه انسولین (IGF) و فاکتور رشد فیبروبلاست (FGF) هستند. تحریک سلول های بنیادی مزانشیمی با فاکتورهای رشد گران قیمت معمولاً به غلظت بالا و درمان های مکرر GF نیاز دارد و ممکن است عوارض جانبی ایجاد کند. علیرغم این معایب، فاکتورهای رشد به ناچار برای تمایز به غضروف در سلول های بنیادی مزانشیمی ضروری هستند.

تعامل سلولی یکی از عوامل کلیدی برای تمایز موفقیت آمیز سلول های بنیادی مزانشیمی به غضروف است. تعامل سلولی قوی با واسطه مولکول‌های چسبنده سلولی، سلول های بنیادی مزانشیمی را قادر می‌سازد تا در طول رشد اندام به پیش کندروبلاست‌ها تمایز پیدا کنند.

برای تعامل سلول به سلول، حفظ تراکم مناسب سلول بسیار مهم است. MSCs/ml 10^۷×۵ تعبیه شده در ژل کلاژن نوع I، فنوتیپ غضروفی را نشان می دهد. از سوی دیگر، سلول های کمتر از MSCs/ml 10^۶×۱ در غضروف به دلیل تکثیر ضعیف سلولی و افزایش آپوپتوز شکست می خورند. کشت سه بعدی به دلیل افزایش احتمال برهمکنش های سلولی، تمایز به غضروف را در سلول های بنیادی مزانشیمی ارتقا می دهد. متفاوت از کشت تک لایه سلول های بنیادی مزانشیمی، کشت سه بعدی تنظیمات ریزمحیطی بدن را تقلید می کند و محیط مشابهی را برای سلول های بنیادی مزانشیمی در داخل بدن فراهم می کند. در نهایت، سلول های بنیادی مزانشیمی که با سلول های CD45 مثبت کشت می شوند، بیان افزایش یافته ژن های خاص، نشانگرهای فنوتیپ غضروفی را نشان می دهند.

مطالب مرتبط: روش جداسازی سلول های بنیادی مزانشیمی از بافت جفت – جداسازی سلول های بنیادی مزانشیمی از بافت چربی

تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به غضروف و داربست های بافتی

به دلایل مختلفی در طول تمایز به غضروف سلول های بنیادی مزانشیمی به بیومواد نیاز است. آنها محل های چسبندگی سلولی را ارائه می دهند و اجازه انتشار مواد مغذی، اکسیژن و سلول ها را می دهند. بنابراین، خواص ایده آل آنها به تخلخل و شکل سه بعدی آنها بستگی دارد. همچنین برای جلوگیری از واکنش های التهابی، بیومواد تزریقی باید با بدن میزبان زیست سازگار باشند.

مواد زیستی همچنین به عنوان داربستی عمل می کنند که می تواند به طور مکانیکی از ضایعات در غضروف مفصلی حمایت کند. علاوه بر این، بیومواد همگن و فعال زیستی را می توان برای تحویل موفقیت آمیز و آزادسازی یکنواخت فاکتورهای رشد مورد استفاده قرار داد. داربست های زیستی تزریق شده باید به ماتریکس میزبان بچسبند و پس از کاشت به تدریج تخریب شوند. هیالورونیک اسید یک ماتریس طبیعی مفید است که یک محیط سه بعدی پایدار را برای تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به غضروف فراهم می کند.

مطالب مرتبط: داربست های مهندسی بافت – اهمیت رده های سلولی در درمان سرطان

رویکرد های پیش رو در تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به غضروف

MSC بالغ به عنوان راه حلی برای ظرفیت بازسازی غضروف مفصلی، توجه بسیاری از محققین را به دلیل ویژگی های خود تجدیدپذیر و انعطاف پذیر خود به خود جلب کرده است. با استفاده از سلول های بنیادی مزانشیمی می توان بر عوارض ناحیه دهنده و واکنش های ایمنی غلبه کرد. با این حال، به دلیل ظرفیت تمایز چندگانه سلول های بنیادی مزانشیمی، تحریکات مناسب مانند GFs، تماس های سلولی و بیومواد باید برای تمایز به غضروف موفقیت آمیز انجام شود. انواع مختلفی از GFs با مسیرهای سیگنالینگ مختلف در سلول های بنیادی مزانشیمی مرتبط هستند و هر یک از آنها بیان ژن های خاص درگیر در تمایز به غضروف را القا می کنند. همچنین، از آنجایی که تعامل سلول به سلول برای تمایز غضروفی بسیار مهم است، سلول های بنیادی مزانشیمی در کشت پلیت می توانند فنوتیپ کندروسیتی برتری را نشان دهند.

فنوتیپ سلول های بنیادی مزانشیمی تمایز یافته ممکن است بر اساس نوع سلول های هم کشت متفاوت باشد. در نهایت، مواد زیست سازگار، مانند HA، آلژینات، و کلاژن نوع II به طور خاص، به عنوان داربست برای چسبندگی سلول های بنیادی مزانشیمی و به عنوان ابزار تحویل GF ها عمل می کنند و در نتیجه تمایز به غضروف را تحریک می کنند. با این حال، اثرات ترکیبی این عوامل مختلف هنوز به طور کامل بررسی نشده است، و تمایز به استخوان یا پیشرفت به هیپرتروفی باید برای کاربردهای بالینی کنترل شود. با این وجود، تحقیقات روی MSC ها و مهندسی بافت به سرعت در حال پیشرفت است و انتظار می رود که MSC ها به طور کلی برای ترمیم غضروف در آینده استفاده شوند.

برای اطلاع از لیست آنتی بادی های تائید ماهیت سلول های مزانشیمی نظیر CD73,CD105,CD90 و… اینجا کلیک کنید

مطالب مرتبط: سلول های بنیادی مزانشیمی – آنتی بادی ها در تست های آزمایشگاهی
خدمات مرتبط:خدمات سلولی – محیط های کشت تمایزی – انجام خدمت فلوسایتومتری با بانکی غنی از انواع آنتی بادی