به گزارش حیات به نقل از تسنیم، حسین بهاروند؛ محقق حوزه زیستشناسی و عضو هیاتعلمی پژوهشکده رویان امروز نامی آشنا در عرصه سلولهای بنیادی نهفقط در ایران که در جهان است. وی همراه با شماری از محققان جوان در دهه 70 اولین گامها را در زمینه مطالعات مرتبط با سلولهای بنیادی آغاز کرد و ادامه داد.
بخشی از این فعالیتها متمرکز برای درمان بیماریهای پارکینسون و تباهی لکه زرد چشم (AMD) بود که از چشم داوران جایزه مصطفی (ص) هم دور نماند و در سومین دور جایزه در سال 1398 وی برای همین تلاشها یکی از برگزیدگان کشورهای مقیم شد.
بخش مهمی از پژوهشهای بهاروند و همکارانش به بررسی امکان استفاده از سلولهای بنیادی برای درمان بیماریهای عصبی، بهویژه پارکینسون اختصاص داشته است؛ بیماریای که میلیونها نفر در جهان با آن دستوپنجه نرم میکنند و هنوز درمان قطعی برای آن شناخته نشده است.
به همین دلیل، شناخت سازوکار این بیماری و یافتن راههایی برای جایگزینی سلولهای عصبی از دسترفته، یکی از محورهای اصلی تحقیقات در حوزه پزشکی بازساختی به شمار میرود. برای درک بهتر اهمیت این پژوهشها، ابتدا باید با ماهیت بیماری پارکینسون و آنچه در مغز بیماران رخ میدهد آشنا شد.
بیماری پارکینسون
برای درک بهتر وضعیت مغز و بیماریهایی مانند پارکینسون میتوان بدن انسان را به یک رایانه قدرتمند تشبیه کرد.
زمانی که یک لپتاپ جدید خریداری میکنیم، همه چیز مطلوب است؛ از بوی بستهبندی گرفته تا کیفیت تصویر و قدرت عملکرد دستگاه، اما با گذشت زمان و استفاده مداوم، مشکلات بهتدریج ظاهر میشوند؛ از اشکالات صفحهکلید گرفته تا اختلال در عملکرد باتری.
همانگونه که یک دستگاه الکترونیکی در طول زمان دچار فرسودگی میشود، بدن انسان نیز با افزایش سن از عملکرد اولیه خود فاصله میگیرد. یکی از مهمترین اجزای این «لپتاپ قدرتمند» بدن، مغز است. مغز برای انسان همانند CPU یا واحد پردازش مرکزی در رایانه عمل میکند و عملکرد صحیح آن برای فعالیت درست تمام اجزای بدن ضروری است. او تأکید کرد همانطور که تصور رایانه بدون CPU ممکن نیست، تصور بدن بدون مغز نیز امکانپذیر نیست.
همانگونه که CPU از مدارهای پیچیده و گسترده الکترونیکی تشکیل شده است، مغز نیز صرفاً یک اندام ساده نیست و از شبکهای بسیار پیچیده از اجزا و ارتباطات تشکیل شده است. وی توضیح داد بدون در نظر گرفتن این پیچیدگیهای شگفتانگیز و ارتباطات دقیق میان اجزای بدن، حیات امکانپذیر نخواهد بود.
نقش مواد شیمیایی در عملکرد مغز مهم است. یکی از این پیچیدگیها «دوپامین» است که نقش مهمی در عملکرد بدن دارد. دوپامین از جمله ناقلهای عصبی به شمار میرود؛ موادی شیمیایی که به نورونها یا سلولهای عصبی اجازه میدهند در سراسر بدن با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. به گفته او این مواد شیمیایی درونزا در بسیاری از عملکردهای روزمره نقش اساسی دارند.
دوپامین در عملکردهای متعددی از جمله حافظه، حرکت، انگیزه، خلقوخو، توجه و بسیاری از فرایندهای دیگر نقش دارد و افزایش یا کاهش سطح آن با بیماریهایی مانند پارکینسون، سندرم پاهای بیقرار و اختلال بیشفعالی مرتبط است. وی خاطرنشان کرد در میان این بیماریها، پارکینسون شاید نامی آشنا باشد، اما پیامدهای آن برای بیماران بسیار دشوار و پیچیده است.
پارکینسون یک اختلال عصبی است که عمدتاً در نتیجه تخریب نورونهای تولیدکننده دوپامین در ناحیهای از مغز به نام «توده سیاه» یا SN ایجاد میشود. این بخش از مغز با تولید دوپامین به کنترل حرکات بدن کمک میکند.
نخستین علائم پارکینسون ممکن است لرزشهایی باشد که در ابتدا چندان جلب توجه نمیکند. این لرزشها ممکن است تنها در یک دست یا گاهی در یک پا یا حتی در فک ظاهر شوند. به گفته او از دیگر نشانههای بیماری میتوان به نامفهوم شدن گفتار و مشکلات در بلع اشاره کرد که معمولاً با گذشت زمان شدت بیشتری پیدا میکنند.
هنوز علت دقیق ایجاد پارکینسون به طور کامل شناخته نشده است. وی افزود برآوردها نشان میدهد حدود 10 درصد موارد میتواند منشأ ژنتیکی داشته باشد، در حالی که حدود 90 درصد موارد در دسته ایدیوپاتیک یا با علت ناشناخته قرار میگیرند.
در حال حاضر پارکینسون به عنوان یک اختلال عصبی پیشرونده شناخته میشود که درمان قطعی برای آن وجود ندارد. با این حال روشهایی برای کنترل علائم و بهبود کیفیت زندگی بیماران وجود دارد که بسته به شرایط هر فرد میتواند اثربخشی متفاوتی داشته باشد.
یکی از رایجترین روشهای درمانی استفاده از داروهاست که با هدف تنظیم سطح دوپامین در مغز به کاهش علائم بیماری کمک میکند. علاوه بر دارودرمانی، روشهایی مانند «تحریک عمقی مغز» نیز مورد مطالعه و استفاده قرار گرفته است؛ روشی که در آن دستگاههایی برای ایجاد جریان الکتریکی ضعیف در نواحی خاصی از مغز کاشته میشود. با این حال، به گفته او بسیاری از این روشها برای همه بیماران گزینه مناسبی محسوب نمیشوند.
میتوان مغز بیمار را به سیستمی تشبیه کرد که نیازمند تعمیر است. یکی از راهکارهای ممکن، انجام تعمیرات سطحی و سریع بدون بررسی دقیق ساختار کلی دستگاه است؛ رویکردی که شباهت زیادی به دارودرمانی در پارکینسون دارد.
این روش اگرچه میتواند برخی علائم را کاهش دهد، اما قادر به ترمیم ساختار عصبی آسیبدیده نیست. به گفته او چنین درمانی مانند تعمیرات اولیهای است که تنها امکان استفاده محدود از رایانه را فراهم میکند، بدون آنکه مشکل اساسی سیستم برطرف شود.
گزینه دیگر، هرچند پیچیدهتر و پرهزینهتر، سپردن دستگاه آسیبدیده به یک تعمیرکار متخصص است؛ فردی که ساختار دقیق سیستم و ارتباطات داخلی آن را به خوبی میشناسد و میتواند عملکرد اولیه را بازگرداند.
در حوزه درمان پارکینسون، چنین نقشی را «سلولدرمانی» ایفا میکند؛ رویکردی که هدف آن ترمیم بخشهای تخریبشده مغز و بازگرداندن تواناییهای عملکردی آن است.
استفاده از سلولهای بنیادی در این زمینه مانند تعمیر حرفهای یک رایانه است. این سلولها قابلیت تبدیل به نورونهای جدید تولیدکننده دوپامین را دارند و میتوانند جایگزین نورونهای از دسترفته شوند. او تأکید کرد برخلاف دارودرمانی که تنها عملکرد سطحی را بهبود میدهد، سلولدرمانی بر بازسازی بنیادی اجزای کلیدی تمرکز دارد.
سلولهای بنیادی توانایی برنامهریزی مجدد و تمایز به انواع سلولهای تخصصی را دارند و همین ویژگی آنها را به گزینهای مناسب برای تولید نورونهای دوپامینساز تبدیل کرده است. به گفته او پژوهشگران از این سلولها برای ایجاد مدلهای آزمایشگاهی بیماری پارکینسون نیز استفاده میکنند تا سازوکارهای بیماری و اثرگذاری داروها را دقیقتر بررسی کنند.
این تلاشها گامی مهم در مسیر شناخت بهتر بیماری و توسعه روشهای نوین درمانی است. رویکرد جایگزینی نورونهای آسیبدیده با سلولهای بنیادی یکی از محورهای اصلی پژوهشهای نوین در درمان پارکینسون است.
هدف از این روش، بازگرداندن عملکرد حرکتی مغز از طریق پیوند سلولهای جدید تولیدکننده دوپامین است، هرچند این رویکرد نیز با چالشهایی همراه است.
هزینههای بالا، ملاحظات اخلاقی مرتبط با منبع سلولها و مهمتر از همه الزامات ایمنی زیستی از جمله چالشهای مهم در مسیر توسعه این روش درمانی به شمار میروند. ایمنی در این حوزه به معنای اطمینان از سلامت و ثبات سلولها پس از پیوند است تا رشد آنها کنترلشده باشد و خطراتی مانند تقسیمهای غیرقابل کنترل یا تومورزایی ایجاد نشود.
با وجود پیچیدگیها و چالشهای متعدد، توانمندی این سلولها همچنان انگیزهای قوی برای ادامه پژوهشها ایجاد کرده است. وی افزود یکی از محورهای اصلی تحقیقات او و همکارانش، بررسی و ارتقای ایمنی در استفاده از سلولهای بنیادی برای درمان پارکینسون است.
با توجه به توانایی سلولهای بنیادی در تمایز به انواع سلولهای تخصصی از جمله نورونهای دوپامینساز، هدایت دقیق مسیر تمایز این سلولها اهمیت حیاتی دارد. به گفته او هدف این است که تنها سلولهای مورد نظر، یعنی نورونهای دوپامینساز، تولید شوند و از تمایز ناخواسته به انواع دیگر سلولها جلوگیری شود.
رشد غیرمهارشده سلولها میتواند منجر به تشکیل تومور شود و به همین دلیل کنترل دقیق این فرایند برای تضمین ایمنی زیستی بسیار ضروری است.
برای تولید نورونهای تخصصی، پژوهشگران از سلولهای بنیادی جنینی انسانی استفاده میکنند؛ سلولهایی که توانایی بالایی در تمایز به انواع سلولهای عملکردی دارند و به همین دلیل گزینهای مناسب برای تولید نورونهای دوپامینساز محسوب میشوند.
این سلولها میتوانند در آینده جایگزین نورونهای از دسترفته در مغز بیماران مبتلا به پارکینسون شوند.
پیشرفت در شناخت ویژگیهای دقیق سلولهای بنیادی اولیه و سلولهای نهایی مورد نظر نقش مهمی در کنترل بهتر مسیر تمایز دارد. به گفته او این فرایند از نظر زیستی نوعی «گفتوگو با سلولها» به شمار میرود؛ به این معنا که پژوهشگران با تنظیم شرایط محیطی و مولکولی، مسیر تمایز سلولها را به سمت نوع خاصی هدایت میکنند.
هدف این است که سلولها نه تنها بهدرستی رشد کنند، بلکه دقیقاً به همان سلولی تبدیل شوند که برای درمان مورد نیاز است.
در روند تمایز سلولهای بنیادی به نورونهای دوپامینساز دو مشکل اصلی وجود دارد. نخست اینکه برخی سلولها در مراحل میانی تمایز باقی میمانند و به طور کامل به سلولهای تخصصی تبدیل نمیشوند.
این سلولها هویت عملکردی مشخصی ندارند و گویی پیام هدایت تمایز را به درستی دریافت نکردهاند.
چالش دوم «تمایز اشتباه» است. در این حالت سلولها به جای تبدیل شدن به نورونهای دوپامینساز، به انواع دیگری از نورونها در بخشهای متفاوت مغز تبدیل میشوند.
چنین سلولهایی ممکن است پس از پیوند باعث بروز عوارضی مانند رشد غیرقابل کنترل، تشکیل تومور یا اختلال در عملکرد عصبی شوند.
به همین دلیل شناسایی و جداسازی دقیق سلولهایی که به درستی تمایز یافتهاند و دارای ویژگیهای نورونهای دوپامینساز سالم هستند، در سلولدرمانی پارکینسون اهمیت حیاتی دارد.
نقش ژنها در این فرایند مهم است. هنگامی که سلولها در مسیر تمایز به یک وظیفه خاص قرار میگیرند، مجموعهای از ژنهای مرتبط در آنها فعال میشود. این فرایند که «بیان ژن» نام دارد، به تولید پروتئینهایی منجر میشود که عملکرد سلول را تعیین میکنند.
در پژوهشهای مرتبط با پارکینسون، ژن LMX1A به عنوان یکی از نشانگرهای کلیدی نورونهای دوپامینساز شناخته شده است و بیان این ژن در سلولهای بنیادی نشاندهنده تمایز موفق آنها به نورونهای دوپامینساز مطلوب است.
گروه تحقیقاتی دکتر بهاروند برای شناسایی سلولهایی که ژن LMX1A را فعال کردهاند، از یک روش خلاقانه استفاده کرده است. در این روش ژن یک پروتئین فلورسنت سبز به توالی ژنی LMX1A افزوده شد.
به گفته او در نتیجه این کار، سلولهایی که ژن LMX1A را بیان میکردند با درخشش سبزرنگ قابل مشاهده شدند.
این صحنه برای زیستشناسان بسیار هیجانانگیزاست. دیدن این سلولها مانند مشاهده ستارگان درخشان در آسمان شب برای ستارهشناسان است؛ تنها تفاوت در رنگهاست.
این سلولهای شناساییشده سپس مورد ارزیابی قرار گرفتند تا صحت هویت و ویژگیهای آنها تأیید شود.
نتایج بررسیها نشان داد این سلولها کاملاً با ویژگیهای نورونهای دوپامینساز مورد نظر مطابقت دارند و این موضوع گامی مهم در مسیر توسعه درمانهای مبتنی بر سلولهای بنیادی برای بیماری پارکینسون محسوب میشود.
با توجه به هدف این پژوهش برای تحقق سلولدرمانی پارکینسون، مطالعات تنها به شناسایی سلولهای مطلوب محدود نشد.
پژوهشگران با تحلیلهای دقیقتر، تفاوتهای مولکولی میان این سلولها و سایر سلولهای تمایزنیافته را نیز بررسی کردند.
یکی از یافتههای مهم این مطالعات شناسایی مولکول CNTN2 بر سطح غشای سلولهای دوپامینساز بود؛ مولکولی که به عنوان یک نشانگر سطحی امکان جداسازی و خالصسازی دقیقتر این سلولها را فراهم میکند.
در مرحله بعد، سلولهای دارای CNTN2 به مغز مدلهای حیوانی مبتلا به پارکینسون، یعنی رتهایی که نورونهای دوپامینساز آنها آسیب دیده بود، تزریق شد.
نتایج این آزمایشها نشان داد سطح دوپامین در مغز این حیوانات به طور قابل توجهی افزایش یافته و علائم حرکتی آنها نیز به شکل چشمگیری بهبود پیدا کرده است.
در کنار بیماریهای پیچیدهای که هنوز راهکار قطعی درمان آنها مشخص نیست، پژوهشگران، پزشکان و زیستشناسان بسیاری در حال تلاش هستند تا با گامهایی کوچک اما مؤثر، شناخت عمیقتری از این بیماریها به دست آورند و راههای درمانی جدیدی توسعه دهند.
اگرچه هنوز درمان قطعی پارکینسون در دسترس نیست، اما هر پیشرفت علمی در این مسیر امید تازهای ایجاد میکند و میتواند آیندهای روشنتر را برای بیماران رقم بزند.
امیدواریم روزی فرا برسد که درمان بیماری پارکینسون نه یک چالش پزشکی، بلکه نمونهای برجسته از دستاوردهای علمی بشر در تاریخ پزشکی باشد.
انتهای پیام//
نظر شما