سلول درمانی شامل انتقال سلول‌های انسانی برای بهبود یا جایگزینی بافت یا سلول‌های آسیب‌دیده برای بیماران مبتلا به سرطان و سایر بیماری‌هایی است که می‌تواند تأثیر مثبتی داشته باشد. سلول درمانی نوعی ایمونوتراپی است که درمان‌های سلولی روش درمان سرطان را تغییر می‌دهند و ما را به یافتن درمان نزدیک‌تر می‌کنند. در این بخش از ایران سرطان به توضیح کامل انواع سلول‌های مورد استفاده در سلول درمانی و جزئیات مرتبط با آن می‌پردازیم.
چه کاربردهایی از سلول درمانی می‌تواند برای بیماران مفید باشد؟
سلول درمانی شامل تولید سلول‌ها از یک اهداکننده سالم در آزمایشگاه یا گرفتن سلول‌ها از یک بیمار، و سپس اصلاح آنها به‌منظور اختصاص‌دادن یک عملکرد خاص، به‌منظور کاشت مجدد آنها در بیمار است.
یکی از شناخته شده‌ترین آنها که از دهه 1970 انجام شده است، استفاده از سلول‌های بنیادی پوستی برای تولید اپیدرم است که به قربانیان سوختگی شدید پیوند زده می‌شود.
در واقع، بسته به بیماری که می‌خواهیم درمان کنیم، ممکن است سلول‌ها را نیز اصلاح کنیم. این بستگی به آسیب‌شناسی و کاربردی دارد که می‌خواهیم از آن استفاده کنیم. علاوه بر این، در صورت امکان، ترجیح داده می‌شود که بدون اصلاح ژنتیکی سلول‌ها انجام شود، زیرا پیچیده‌تر و در نتیجه خطرناک‌تر و بسیار گران است. لزوماً موفقیت در تولید سلولی که برای بیشترین تعداد بیماران مناسب باشد، کمتر از اصلاح سلول‌های هر بیمار است.
آتولوگ
به‌عنوان مثال، این مورد در مورد نوزادان که مشکل دفاع ایمنی دارند، نتایج بسیار دلگرم کننده‌ای به دست آورده شده است، زیرا این کودکان به لطف روشی که شامل گرفتن سلول از این کودکان بیمار، اصلاح این سلول‌ها در آزمایشگاه به لطف ژن درمانی و سپس تزریق مجدد در کودکان است، به طور پیشینی به لطف یک تزریق بهبود می‌یابند. به این پیوند اتوگرافت می‌گویند، زیرا سلول‌های مورد استفاده اتولوگ هستند، یعنی از خود بیمار می‌آیند.
آلوژنیک
برای سایر انواع آسیب‌شناسی، از سلول‌های اهدایی که در بیماران کاشته می‌شوند، استفاده خواهد شد. این اقدام آلوگرافت نامیده می‌شود؛ زیرا از سلول‌های خارج از بیمار استفاده می‌شود. این سلول‌ها آلوژنیک نامیده می‌شوند. پیش‌ازاین، ما نیازی به تصحیح سلول‌های آلوژن نخواهیم داشت؛ زیرا قرار است هیچ ناهنجاری از خود نشان ندهند، اما ممکن است این اتفاق بیفتد. این یکی از روش‌هایی است که برای درمان دیابت نوع 1 استفاده می‌شود. در این نوع دیابت که حدود 10 درصد از بیماران دیابتی را شامل می‌شود، در برخی مواقع سلول‌ها انسولین کافی تولید نمی‌کنند. سپس می‌توانیم این ناهنجاری را با تزریق سلول‌های اصلاح‌شده توسط ژن‌درمانی که به سلول‌های «فوق تولیدکننده» انسولین تبدیل می‌شوند، ترمیم کنیم.
خطر اهدا کننده
ممکن است این سؤال برای شما پیش بیاید که مثلاً وقتی پزشکان سلول‌های آلوژنیک را برای درمان دیابت یا آرتروز جمع‌آوری می‌کنند، چگونه می‌توانند مطمئن شوند که اهداکننده مستعد ابتلا به این بیماری‌ها نیست، بدون اینکه هنوز به آنها مبتلا شده باشد؟
محققان، پزشکان و پزشکانی که روی این رویکردها کار می‌کنند، نشانگرهایی را شناسایی کرده‌اند که به آنها اجازه می‌دهد اهداکنندگانی را که برای درمان پاتولوژی مناسب نیستند، حذف کنند. البته بدیهی است که تاریخچه سلول را در زمان جمع‌آوری از اهداکننده داریم. اینکه آیا بعد از 10 یا 20 سال باعث ایجاد یک فرایند پاتولوژیک می‌شود، ما هرگز نمی‌توانیم واقعاً مطمئن باشیم.
این موضوع مشکل اهدای عضو یا بافت را مطرح می‌کند، زیرا اهداکنندگان به‌اندازه کافی در مقایسه با انتظارات دریافت‌کنندگان وجود ندارد؛ بنابراین پزشکان در تلاش برای یافتن روش‌های جایگزین هستیم که یکی از آنها مربوط به سلول‌های پرتوان است، یعنی سلول‌هایی که دو خاصیت اصلی دارند. (در ادامه بیشتر توضیح می‌دهیم)
تفاوت ژن درمانی با سلول درمانی در چیست؟
ژن درمانی شامل انتقال مواد ژنتیکی به سلول‌های مناسب است. در بیماری‌های ژنتیکی، سلول‌های بنیادی بافت آسیب‌دیده اغلب مورد هدف قرار می‌گیرند. سلول‌های بنیادی بالغ بافت می‌توانند سلول‌های تخصصی را دوباره پر کنند. بیان ژن مناسب در سلول‌های بنیادی تضمین می‌کند که سلول‌های تخصصی بعدی حاوی پروتئین درمانی هستند. بااین‌حال، در برخی موارد، بیان یک ژن در یک سلول بافتی با عمر طولانی از نظر فنی آسان‌تر است و پروتئین ترشح شده از طریق خون به اندام‌های هدف خود می‌رود. واردکردن ژن‌ها به سلول‌ها می‌تواند در کشت با تزریق بعدی به بیمار یا با تزریق مستقیم ناقل‌ها به بدن انجام شود.
سلول درمانی انتقال سلول به بیمار است. برای درمان اکثر بیماری‌ها با سلول درمانی، سلول‌های بنیادی انتخاب می‌شوند؛ زیرا استقرار آنها در بیمار منجر به تولید مداوم سلول‌های تخصصی مناسب می‌شود.
چه سلولی که برای سلول درمانی استفاده می‌شود؟
بیشتر آزمایش‌های بالینی در جهان بر اساس سلول‌های بنیادی به‌اصطلاح «چند توان» است که اکنون در مورد آنها نگاهی به گذشته داریم؛ یعنی اینکه درگذشته بیشتر استفاده می‌شدند؛ زیرا این سلول‌ها ظرفیت تمایز محدودی دارند.
سلول‌های بنیادی چند توان
در واقع سلول درمانی را می‌توان با سلول‌های بنیادی چند توانی نیز انجام داد که می‌توانند به تعداد محدودی از انواع سلول‌ها تمایز یابند.
بیشترین استفاده از سلول‌های بنیادی مزانشیمی است که در سراسر بدن در بافت چربی، مغز استخوان، بافت‌های حمایت‌کننده اندام‌ها، اما همچنین در استخوان‌ها، غضروف‌ها، ماهیچه‌ها وجود دارد. این‌گونه های سلولی به‌ویژه به راحتی از بافت چربی یا مغز استخوان جمع‌آوری می‌شوند. آنها می‌توانند سلول‌های غضروفی ( کندروسیت ها )، سلول‌های استخوانی ( استئوبلاست ها )، سلول‌های چربی ( آدیپوسیت ها ) را ایجاد کنند.
فیبرهای عضلانی (میوسیت ها)، کاردیومیوسیت ها و غیره. آنها همچنین فاکتورهای رشد مطلوب سلول‌های اطراف را ترشح می‌کنند و گاهی اوقات منحصراً برای این خاصیت استفاده می‌شوند. آنها همچنین عوامل ضد التهابی تولید می‌کنند که منجر به سرکوب موضعی سیستم ایمنی می‌شود و عملکرد سلول‌های تنظیم کننده ایمنی را ارتقا می‌دهد. این ویژگی ها التهاب موضعی را محدود می‌کند و به طور پیشینی از پس‌زدن پیوند محافظت می‌کند.
سایر سلول‌های چند توان را می‌توان در سلول درمانی استفاده کرد، مانند سلول‌های بنیادی پوست. اینها از دهه 1980 برای بازسازی لایه‌های مختلف اپیدرم و پیوند سوختگی‌های شدید استفاده شده‌اند. سلول‌های بنیادی چشم که از لیمبوس (در حاشیه قرنیه) می‌آیند، به نوبه خود، ترمیم ضایعات قرنیه را ممکن می‌سازند. در نهایت، سلول‌های بنیادی خونساز مغز استخوان منبع همه سلول‌های خونی هستند. در صورت ابتلا به سرطان خون، امکان بازسازی انباری از سلول‌های خون سالم را در بیمار پس از تخریب سلول‌های بیمار خود با شیمی‌درمانی فراهم می‌کنند. این روش از دهه 1970 انجام شده است.
چرا امروزه کمتر از سلول‌های چند توان استفاده می‌کنیم؟
به‌عنوان مثال، بسیاری از سلول‌های مزانشیمی استفاده می‌شود که به‌عنوان مثال در مغز استخوان یافت می‌شوند و سلول‌های مشتق شده اصلی آنها سلول‌های خونی هستند؛ بنابراین، سلول‌های مزانشیمی، مگر اینکه در شرایط بسیار خاص اصلاح یا کشت شوند، منجر به سلول‌های پوست یا مغز نمی‌شوند؛ بنابراین استفاده از این سلول‌ها به ظرفیت تمایز آنها محدود می‌شود. به‌عنوان مثال، این سلول‌ها از اهداکنندگان مغز استخوان به دست می‌آیند.
سلول بنیادی پرتوان
اخیراً، محققان، مورد در I-STEM، روی سلول‌های بنیادی به‌اصطلاح «پرتوان» کار کرده‌اند و ویژگی اصلی آنها این است که این سلول‌ها می‌توانند «متمایز شوند»، یعنی همه بافت‌ها، همه انواع مختلف سلول‌های بدن را ایجاد کنند. به طور مطلق، از این سلول‌های بنیادی پرتوان، ما قادر خواهیم بود تمام سلول‌های ارگانیسم را بسازیم.
دو نوع سلول بنیادی پرتوان وجود دارد. اولین سلول‌های بنیادی جنینی از سال 1998 شناخته شده‌اند، بنابراین پزشکان دیدگاه بیشتری در مورد استفاده از آنها دارند. دومی، IPS، در سال 2006/2007 توسعه یافت. این دو نوع سلول پرتوان هم اکنون موضوع مطالعات بالینی هستند. کار با سلول‌های پرتوان بیشتر طول می‌کشد؛ زیرا مرحله تمایز پیچیده‌تر است، کنترل‌های کیفی بسیار سخت‌گیرانه هستند و بنابراین هزینه‌ها بیشتر از کارهای انجام شده با سلول‌های چند توان است.
بیایید نگاهی دقیق‌تر به این دو نوع سلول بیندازیم:
سلول‌های بنیادی جنینی در جنین‌های سه تا پنج‌روزه حاصل از تولیدمثل با کمک پزشکی، لقاح آزمایشگاهی گرفته می‌شوند. این سلول‌های بنیادی جنینی با داشتن پتانسیل بالایی برای تکثیر، می‌توانند به میلیاردها سلول تکثیر شوند.
IPS که می‌تواند “سلول‌های بنیادی پرتوان القایی” ترجمه شود توسط گروهی از محققان ژاپنی در سال 2006 در موش و در سال 2007 در انسان کشف شد. آنها با اصلاح ژنتیکی سلول‌های بالغ به دست آمدند. محققان ژاپنی سلول‌های پوستی به نام کراتینوسیت را گرفتند و به لطف مجموعه‌ای از ژن‌ها، موفق شدند سلول بالغ را به‌نوعی برنامه تمایز خود را به عقب برگردانند تا به یک سلول بنیادی جنینی تبدیل شود. گویی با تغییر برنامه ژنی خود به گذشته برگشته و به‌جای بیان تمام ویژگی‌های یک سلول بالغ، تمام ویژگی‌های یک سلول پرتوان را بیان می‌کند. مزیت استفاده از این سلول‌ها این است که مشکل اخلاقی ازبین‌بردن جنین را دور می‌زند. گفته می‌شود، ممکن است سؤالات اخلاقی دیگری ایجاد کند.
انواع مختلفی سلول درمانی
در حال حاضر بیش از 8000 کارآزمایی بالینی فعال یا در حال استخدام فعال را برای سلول درمانی درحال‌توسعه برای بیماری‌های مختلف فهرست کرده است.
انتقال خون
رایج‌ترین نوع سلول درمانی، انتقال خون و انتقال گلبول‌های قرمز، گلبول‌های سفید و پلاکت‌ها از اهداکننده است. یکی دیگر از سلول درمانی رایج، پیوند سلول‌های بنیادی خونساز برای ایجاد مغز استخوان است که بیش از 40 سال است که انجام می‌شود. مانند ژن درمانی، زیرگروه‌های سلول درمانی را می‌توان به روش‌های مختلفی طبقه‌بندی کرد. این در حال حاضر هیچ سیستم طبقه‌بندی رسمی برای سلول درمانی نیست. در اینجا انواع مختلف سلول‌های مورد استفاده برای سلول درمانی بر اساس قدرت سلولی طبقه‌بندی شده‌اند. چهار نوع سلول بنیادی پرتوان و چهار نوع سلول بنیادی چند توان به دست آمده از بافت بالغ شرح داده شده است.
سلول‌های بنیادی جنینی ESCs
همان‌طور که در بالا توضیح داده شد، اینها سلول‌های بنیادی پرتوانی هستند که از جنین به دست می‌آیند. به طور کلی، جنین‌هایی که برای جداسازی سلول‌های بنیادی استفاده می‌شوند، جنین‌های استفاده نشده‌ای هستند که از لقاح آزمایشگاهی (IVF) برای تولیدمثل کمک می‌کنند. اما استفاده از جنین در توسعه استراتژی‌های درمانی برخی نگرانی‌های اخلاقی را ایجاد می‌کند.
سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs)
یک سلول بالغ (سوماتیک) تمایزیافته مانند سلول پوست برای بازگشت به حالت پرتوان برنامه‌ریزی مجدد می‌شود. این سلول‌ها مزیت پرتوانی را ارائه می‌دهند؛ اما بدون نگرانی‌های اخلاقی سلول‌های بنیادی جنینی. iPSCها همچنین ممکن است از بیمار مشتق شوند و بنابراین از مشکل پس‌زدن سیستم ایمنی جلوگیری می‌کنند. iPSCها با تبدیل سلول بالغ با ترکیبی از ژن‌ها تولید می‌شوند که معمولاً از طریق یک ناقل ویروسی منتقل می‌شوند.
سلول‌های بنیادی جنینی انتقال‌دهنده هسته‌ای (ntESCs)
این سلول‌های پرتوان با انتقال هسته از یک سلول بالغ به دست آمده از بیمار به یک تخمک (سلول تخمک) که از اهداکننده به دست می‌آید، تولید می‌شوند. فرایند انتقال هسته، سلول تخمک را به حالت پرتوانی مجدد برنامه‌ریزی می‌کند. مانند iPSC ها، سلول‌های مشتق شده با ژنوم هسته‌ای بیمار مطابقت دارند و بعید است که توسط بدن رد شوند.
سلول‌های بنیادی جنینی پارتنوژنتیک (pES)
گزینه نهایی برای به دست آوردن سلول‌های پرتوان از تخمک‌های بارور نشده است. در اینجا تخمک با مواد شیمیایی که تولید جنین را بدون افزودن اسپرم القا می‌کند (پارتوژنز) درمان می‌شود و ESCها از جنین درحال‌رشد برداشت می‌شوند. این تکنیک ESCهایی را تولید می‌کند که از نظر ژنتیکی با بیمار زن یکسان هستند. بااین‌حال، این روش در مراحل اولیه توسعه است و مشخص نیست که آیا سلول‌ها و بافت‌های حاصل از پارتنوژنز به طور طبیعی رشد می‌کنند یا خیر.
سلول‌های بنیادی خونساز (HSCs)
سلول‌های بنیادی خونی چند توانی هستند که همه انواع سلول‌های خونی را ایجاد می‌کنند. HSCها را می‌توان در مغز استخوان بزرگسالان، خون محیطی و خون بند ناف یافت.
سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs)
سلول‌های چند توانی هستند که در چندین بافت از جمله بند ناف، مغز استخوان و بافت چربی وجود دارند. سلول‌های بنیادی مزانشیمی باعث تشکیل استخوان، غضروف، ماهیچه و سلول‌های چربی (سلول‌های چربی) می‌شوند که بافت چربی مغز را تقویت می‌کنند.
سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs)
سلول‌های بنیادی عصبی بالغ به تعداد کمی در نواحی مشخصی از مغز پستانداران وجود دارند. این سلول‌های چند توان، نورون‌ها و سلول‌های پشتیبان مغز را دوباره پر می‌کنند. بااین‌حال، سلول‌های بنیادی عصبی بالغ را به دلیل قرارگرفتن در مغز نمی‌توان از بیماران گرفت؛ بنابراین، سلول‌های بنیادی عصبی مورد استفاده برای سلول درمانی از iPSCها یا ESCها به دست می‌آیند.
سلول‌های بنیادی اپیتلیال
سلول‌های اپیتلیال آنهایی هستند که سطوح و پوشش‌های بدن از جمله اپیدرم و پوشش دستگاه گوارش را تشکیل می‌دهند. سلول‌های بنیادی اپیتلیال چند توان در این نواحی به همراه سلول‌های بنیادی تک‌قطبی یافت می‌شوند که تنها به یک نوع سلول تمایز می‌یابند. سلول‌های بنیادی اپیتلیال با موفقیت برای بازسازی اپیتلیوم قرنیه چشم استفاده شده است.
سلول درمانی ایمنی
سلول‌هایی که به‌سرعت در بدن تکثیر می‌شوند؛ مانند سلول‌های ایمنی، سلول‌های خونی یا سلول‌های پوست معمولاً می‌توانند با شرایط مناسب این کار را در شرایط خارج از بدن انجام دهند. این اجازه می‌دهد تا از سلول‌های ایمنی متمایز و بالغ برای سلول درمانی استفاده شود. سلول‌ها را می‌توان از بدن خارج کرد، از یک جمعیت سلولی مخلوط جدا کرد، اصلاح کرد و سپس قبل از بازگشت به بدن گسترش داد. سلول درمانی اخیراً توسعه‌یافته شامل انتقال لنفوسیت‌های T خود بازسازی شده بزرگسالان است که از نظر ژنتیکی اصلاح شده‌اند تا قدرت ایمنی خود را برای کشتن سلول‌های بیماری‌زا افزایش دهند.
آیا رد پیوند سلولی مانند پیوند عضو اتفاق می‌افتد؟
در سلول درمانی پرتوان، این مورد بستگی به نوع سلول، بخشی از ارگانیسمی که تحت درمان قرار می‌گیرد، مقدار سلول‌های تزریق شده و موارد دیگر خواهد بود. واکنش‌ها کاملاً متنوع است. در حال حاضر، کارآزمایی‌های بالینی که با سلول‌های بنیادی پرتوان آغاز شده‌اند، عمدتاً مربوط به چشم است که اندامی نسبتاً ممتاز است که برای مثال، پیوند کمتری نسبت به قلب رد می‌شود. بااین‌حال، در زمینه آلوگرافت، پزشکان موظف هستند که بیمار را با داروهای سرکوب‌کننده ایمنی، کم‌وبیش بسته به بخشی از بدن که قرار است سلول‌ها را در آن کاشت کنند، درمان کنند.
برای سلول‌های چند توان، بسته به اینکه بیماران در پیوند آلوگرافت (با سلول‌های اهداکنندگان) یا اتوگرافت (با برداشت سلول‌های خود و سپس تزریق مجدد) باشند، به منبع سلول‌ها نیز بستگی دارد. با سلول‌های چند توان، پس‌زدن برای بیمار کمتر خطرناک است؛ زیرا به‌ندرت ردهای نوع پیوند در مقابل میزبان وجود دارد، همان‌طور که ممکن است با پیوند عضو رخ دهد که می‌تواند باعث ایجاد بیماری در بیمار شود. خطر اصلی این است که سلول‌های پیوند شده توسط بدن از بین بروند و در نهایت اثر درمانی مطلوب حاصل نشود.
با سلول‌های پرتوان، اگر در زمان تمایز مشکلی وجود داشته باشد، می‌تواند به‌صورت مطلق منجر به سرطان شود؟
از آنجایی که سلول‌های پرتوان تا بی‌نهایت تکثیر می‌شوند، یکی از خطرات بالقوه، این است که اگر تمایز به‌درستی انجام نشود، در امکان دارد تا سلول به سرطان تبدیل شود. هنگامی که یک محصول سلول درمانی مبتنی بر سلول‌های پرتوان تولید می‌شود، در طی بررسی‌های متعدد نشان می‌دهد که آیا چنین خطایی رخ‌داده است یا خیر.
تکنیک‌های کم‌وبیش حساسی برای تشخیص این سلول‌های پرتوان در وسط سلول‌های تمایزیافته وجود دارد. یکی از آزمایش‌ها نیز شامل مشاهده رشد یا عدم ایجاد تومور در حیوانات است. این تومورها در واقع همان‌هایی هستند که تراتوم خوش‌خیم نامیده می‌شوند، یعنی بدون متاستاز. بااین‌حال، اصطلاح “خوش‌خیم” گمراه‌کننده است؛ زیرا به این معنی نیست که این تومورها برای بیمار بدون خطر هستند.
بهترین اهداکنندگان در سلول درمانی
این مورد به عوامل زیادی وابسته است. برای رد پیوند، یک الگوی تقریباً یکسانی به نام سیستم HLA (آنتی‌ژن لکوسیت انسانی) وجود دارد که به نشانگرهای بیان شده توسط سلول‌های ما مرتبط است که برای سیستم ایمنی بدن ما نامرئی هستند؛ اما اگر در میزبان قرار بگیرند مشخص می‌شوند. در حال حاضر، در درمان‌های مبتنی بر سلول‌های پرتوان، هنوز محدود است، زیرا هنوز در حال کار بر روی تحقیقات، حتی آزمایش‌های بالینی هستند.
چه خطراتی با ژن درمانی و سلول درمانی همراه است؟
خطرات هر درمان پزشکی به ترکیب دقیق عامل درمانی و مسیر تجویز آن بستگی دارد. انواع مختلف تجویز، اعم از داخل وریدی، داخل پوستی یا جراحی، خطرات ذاتی دارند.
خطرات شامل نتیجه این است که ژن درمانی یا سلول درمانی به‌اندازه مورد انتظار مؤثر نباشد، احتمالاً علائم را طولانی یا بدتر می‌کند یا شرایط را با اثرات نامطلوب درمان پیچیده می‌کند. بیان مواد ژنتیکی یا بقای سلول‌های بنیادی ممکن است ناکافی باشد و یا ممکن است برای بهبود کامل یا بهبود بیماری بسیار کوتاه‌مدت باشد. تجویز آنها ممکن است در صورت جایگزینی پروتئین‌های ناشی از بیماری‌های ژنتیکی، پاسخ ایمنی قوی به پروتئین القا کند.
این پاسخ ایمنی ممکن است کنترل نشده شود و مانند بیماری‌های خودایمنی منجر به حمله پروتئین‌ها یا سلول‌های طبیعی شود. از سوی دیگر، در مورد سرطان یا عفونت‌های ویروسی/قارچی/باکتریایی، ممکن است پاسخ ایمنی کافی وجود نداشته باشد یا سلول یا میکروارگانیسم موردنظر ممکن است مقاومت در برابر درمان ایجاد کند.
دوزهای بالای برخی از ویروس‌ها می‌تواند برای برخی افراد یا بافت‌های خاص سمی باشد، به‌ویژه اگر این افراد دچار نقص ایمنی باشند.
خطرات سلول درمانی همچنین شامل از دست دادن کنترل دقیق بر تقسیم سلولی در سلول‌های بنیادی است. از نظر تئوری، سلول‌های بنیادی پیوندی ممکن است مزیت رشدی پیدا کنند و به‌نوعی سرطان یا تراتوم پیشرفت کنند. از آنجایی که هر درمانی دارای خطرات بالقوه‌ای است، بیماران به‌شدت تشویق می‌شوند تا از محققان و پزشکان خود سؤال کنند تا زمانی که خطرات را به طور کامل درک کنند.
