فراهم آوردن محیط رشد نرم برای سلول های بنیادی به درمان قرنیه کمک می کند

نیوکاسل ( انگلستان)، آوریل ۲۰۱۹- تحقیقات جدید یک روش بالقوه انقلابی برای درمان آسیب های چشم و جلوگیری از نابینایی ارائه داد، نرم کردن بافتی که سلول های بنیادی در آن نگهداری می شود به ترمیم زخم های داخل بدن کمک می کند.

این تیم از دانشگاه نیوکاسل متوجه شد که استفاده از آنزیم نرم کننده بافت، کلاژناز، از مرگ سلول های بنیادی قرنیه پس از آسیب دیدن جلوگیری می کند و به این ترتیب بینایی بیمار حفظ می شود. این نتایج به تقریبا ۵۰۰ هزار نفر در سال که به علت سوختگی های شیمیایی از جمله حملات اسیدی چشم خود را از دست می دهند، امید می دهد.

این مطالعه که در Nature Communication منتشر شده، نشان می دهد نگهداری سلول های بنیادی در یک محیط نرم، برای تکثیر و خودنوزایی و توانایی بهبود بافت آسیب دیده، مساله ای مهم است.

این کشف با توسعه یک تکنیک میکروسکوپی پیشرفته که امکان تصویربرداری از خواص فیزیکی بافت های بیولوژیکی را با وضوح بسیار بالا فراهم می کند، امکان پذیر شد. تیم نیوکاسل با استفاده از این تکنولوژی با همکاری متخصصان فوتونیک کالج امپریال لندن توانست تعیین کند که محیط رشد سلول های بنیادی قرنیه – ناحیه ای از بافت قرنیه که سلول های بنیادی در آن زندگی می کنند – محیط نرم تری نسبت به بقیه بافت ها است.

دانشمندان همچنین کشف کردند که سخت شدن محیط رشد باعث بالغ شدن سلول های بنیادی و از دست دادن خواص خودنوزایی و بهبود زخم آن ها می شود.

.دکتر Ricardo Gouveia، پژوهشگر دانشگاه نیوکاسل و نخستین نویسنده این مقاله گفت : ” این مطالعه نشان می دهد که روش جدید بالقوه برای درمان آسیب ها با تغییر سختی محیطِ طبیعی است ؛ که ما نشان داده ایم رفتار سلول های بنیادی بزرگسالان را تغییر می دهد . رویکرد تصویربرداری ما، برای تجزیه و تحلیل سلول های زنده در داخل قرنیه، همچنین برای بررسی بیشتر درمان های جدید به منظور بازگرداندن یا حتی بهبود عملکرد آن ها، ابزاری ارزشمند فراهم می کند . ”

نگاهی جدید به قرنیه
قرنیه به عنوان بیرونی ترین لایه چشم انسان، نقش مهمی در تمرکز دید دارد، اما هنوز بسیاری از فرایندهایی که آن را در برابر آسیب ها شفاف و مقاوم نگه می دارند به خوبی شناخته نشده اند . مانند پوست ، قرنیه با اپیتلیوم چندلایه پوشیده شده است که مانعی در برابر آسیب فیزیکی و میکروارگانیسم های مهاجم تشکیل می دهد. اما اپتلیوم قرنیه چشم برخلاف پوست، وقتی آسیب می بیند توسط سلول های بنیادی جمع شده در حاشیه بافت ها ترمیم می شود. ابتدا به سرعت به تعداد زیاد تقسیم می شوند و سپس به عنوان سلول های اپیتلیال بالغ با مهاجرت به محل آسیب دیده، زخم را می بندند.

با این حال، این روند بهبودی تا زمانی که به محیط رشد سلول های بنیادی برسد می تواند در معرض آسیب قرار گیرد. مطالعه جدید، پیامد های مهمی برای توسعه روش های درمان این نوع آسیب دارد.

مدیر این مطالعه و رهبر آزمایشگاه مهندسی بافت در دانشگاه نیوکاسل، Che Connon,Ph.D. توضیح داد : ” اکنون ما میتوانیم ثابت کنیم که قرنیه زمانی که در معرض آسیب هایی مانند آن چه که معمولا به عنوان حملات اسیدی شناخته می شوند، قرار می گیرد سخت تر می شود و نشان می دهد بهبود زخم به سبب تمایز سلول های بنیادی در پاسخ به سفت شدن محیط رشد نرم آن ها، نقص دارد. و نه به این دلیل که آن ها در طی آسیب دیدن از بین می روند، همان طور که قبلا تصور می شد. ”

پروفسور Connon بیان کرد : ” این یک پیشرفت هیجان انگیز در زمینه زیست شناسی قرنیه است و به ما اجازه می دهد تا بهتر درک کنیم که سیستم بینایی چگونه کار می کند. اما حتی مهم تر از آن، این پیشرفت مجموعه ای از استراتژی های جدید را برای درمان وضعیت چشم که تا کنون غیر قابل استفاده بود، برای ما فراهم می کند. ما این استراتژی های کمتر تهاجمی را درمان های نوسانی بیومکانیکی می نامیم. ”

از پژوهش تا بالین
درکار، محققان نیوکاسل با همکاری دانشمندان دانشگاه Missouri در ایالات متحده، یک روش اثبات برای این درمان که به بازگرداندن عملکرد سلول های بنیادی قرنیه کمک می کند و بازسازی بافت پس از سوختگی شیمیایی چشم را بهبود می دهد ، ایجاد کردند.

این تیم اثرات سوختگی شیمیایی را بر روی بافت زنده قرنیه مدلسازی کردند. بعد از درمان مناطق زخمی، بخش های سخت شده ی قرنیه با استفاده از دوزهای کم و موضعی کلاژناز (یک آنزیم نرم کننده بافت برای بازیابی محیط رشد سلول های بنیادی) دوباره قابل انعطاف و قادر به حمایت از سلول های بنیادی و بهبود زخم شد. این فرمولاسیون کلاژناز برای درمان های مرتبط، قبلا توسط سازمان غذا و داروی آمریکا و آژانس پزشکی اروپا تایید شده بود.

دکترGouveia خاطر نشان کرد : ” ما نشان دادیم کاربرد موضعی کلاژناز در رفع سختی طبیعی قرنیه و بازسازی بافت با جلوگیری از تمایز و از دست دادن سلول های بنیادی بالغ پس از این آسیب ها، ایمن و موثر است. ما بیشتر شگفت زده شدیم چرا که کشف کردیم توانایی یک زخم برای التیام، مستقیما ناشی از فقدان سلول های بنیادی نیست، بلکه به دلیل محیط رشد این سلول ها است. این کشف باعث شد درمان ما یک انقلاب باشد. ”

دانشمندان بر این باورند که این تکنیک می تواند برای کمک به کاهش فقدان قرنیه های موجود برای پیوند به تقریبا ۵ میلیون نفر مبتلا به نابینایی کامل به علت زخم قرنیه ناشی از سوختگی، جراحت، خراش یا بیماری، کاربردی باشد. علاوه بر این، حدود ۱۰ میلیون نفر در سراسر جهان برای پیشگیری از کوری قرنیه به دلیل بیماری هایی مانند تراخم، اختلال چشم عفونی که بسیاری از افراد کشورهای در حال توسعه را تحت تاثیر قرار می دهد، نیاز به جراحی دارند. نیاز واقعی و فوری به درمان های جدید برای درمان این بیماری ها وجود دارد که هر دو ساده و ارزان هستند.

دانشمندان قصد دارند با همکاری شرکای بهداشتی برای آزمایش توانایی این مطالعه، تحقیقات را بیشتر گسترش دهند . پروفسور Connon توضیح داد : ” تحقیقات ما نشان می دهد که سلول های بنیادی قرنیه در محیط نرم تر، بهتر رشد می کنند. اکنون ما می خواهیم بر پایه این دانش و آزمایش این روش در بیماران، با استفاده ازدرمان نوسانی بیومکانیکی، محیط مناسب برای سلول های بنیادی قرنیه به جهت پیشرفت درون بدن هنگامی که محیط رشد اصلی آن ها در معرض آسیب یا بیماری قرار گرفته فراهم شود.

ما همچنین فکر می کنیم که مطالعه ما مربوط به دیگر زمینه های علمی و پزشکی به غیر از تحقیقات قرنیه است و می تواند به مطالعه، تشخیص و درمان بیماری هایی مانند سرطان کمک کند که در آن سفت شدن تومور یک نشانه شناخته شده در رفتار سلول های سرطانی و متاستاز است .