فضا: مرز جدید برای کشف درمان با سلول‌های بنیادی

کیفیت‌های منحصر به فرد سلول‌های بنیادی در میکروگرانش

سلول‌های بنیادی که در میکروگرانش ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) رشد کرده‌اند، ویژگی‌های خاصی دارند که می‌تواند به تسریع درمان‌های بیولوژیکی جدید و بهبود بیماری‌های پیچیده کمک کند، به گفته دو محقق از کلینیک مایو. تحلیل تحقیقاتی که توسط فای عبدالغنی و دکتر آبا زوبیر، M.D., Ph.D. انجام شده و در نشریه NPJ Microgravity منتشر شده، نشان می‌دهد که میکروگرانش می‌تواند پتانسیل بازسازی سلول‌ها را تقویت کند. دکتر زوبیر، متخصص پزشکی آزمایشگاهی و مدیر پزشکی مرکز بیوتراپی‌های بازسازی‌کننده در کلینیک مایو در فلوریدا است. عبدالغنی نیز یک تکنولوژیست تحقیقاتی در همین کلینیک است. میکروگرانش به معنای بی‌وزنی یا جاذبه نزدیک به صفر است.

دکتر زوبیر می‌گوید: “مطالعه سلول‌های بنیادی در فضا، فرآیندهای سلولی را کشف کرده است که در شرایط جاذبه عادی قابل شناسایی یا ناشناخته باقی می‌مانند.” او ادامه می‌دهد: “این کشف نشان‌دهنده ارزش علمی وسیع‌تری برای این تحقیق است، از جمله کاربردهای بالینی بالقوه.”

دکتر زوبیر آزمایش‌های سلول بنیادی را از آزمایشگاه خود در سه مأموریت مختلف به ISS راه‌اندازی کرده است. مقاله مروری او داده‌هایی را در مورد پرسش علمی “آیا فضا محیط ایده‌آلی برای رشد تعداد زیادی از سلول‌های بنیادی است؟” ارائه می‌دهد. یکی دیگر از نگرانی‌های کلیدی این است که آیا سلول‌های رشد کرده در فضا می‌توانند پس از بازگشت به زمین، قدرت و عملکرد خود را حفظ کنند.

دکتر زوبیر می‌گوید: “هدف تقریباً تمام پروازهای فضایی که در آن‌ها سلول‌های بنیادی مطالعه می‌شوند، افزایش رشد سلول‌های بنیادی با کیفیت بالای بالینی و ایمن با حداقل تمایز سلولی است.” او اضافه می‌کند: “امید ما این است که این سلول‌های رشد یافته در فضا را مطالعه کنیم تا درمان شرایط مربوط به سن مانند سکته مغزی، زوال عقل، بیماری‌های عصبی و سرطان را بهبود ببخشیم.”

چالش‌های رشد سلول‌های بنیادی در زمین

سلول‌های بنیادی بالغ که در مغز استخوان و بافت چربی یافت می‌شوند، تقسیم نمی‌شوند و به سلول‌های تخصصی تمایز نمی‌یابند. به همین دلیل، تعداد این سلول‌ها در هر بیمار محدود است. برای به دست آوردن تعداد کافی از سلول‌های بنیادی برای تحقیقات بالینی یا استفاده در بیماران، باید سلول‌ها تکثیر و گسترش یابند. این یک فرآیند پرهزینه و زمان‌بر است که نتیجه‌های نامنظمی دارد.

از طریق تحقیقات در ایستگاه فضایی بین‌المللی، دانشمندان درک جدیدی از چگونگی تکثیر، عملکرد و تغییر شکل سلول‌ها به سلول‌های تخصصی به دست آورده‌اند. به‌ویژه، آن‌ها همچنین کشف کرده‌اند که میکروگرانش رشد و عملکرد بهتری نسبت به سلول‌های کشت شده در محیط آزمایشگاهی زمین فراهم می‌کند. دکتر زوبیر می‌گوید: “محیط فضایی مزیتی برای رشد سلول‌های بنیادی فراهم می‌کند زیرا حالت سه‌بعدی طبیعی‌تری برای گسترش آن‌ها ایجاد می‌کند که به رشد سلول‌ها در بدن انسان نزدیک‌تر است. این در مقایسه با محیط کشت دو بعدی موجود در زمین است که کمتر احتمال دارد با بافت انسانی مشابهت داشته باشد.”

کشفیات از سلول‌های بنیادی پرورش‌یافته در فضا

ارزش فوری تحقیقات سلول‌های بنیادی بین‌ستاره‌ای ممکن است در پرورش بافت برای مدل‌سازی بیماری‌ها باشد. سلول‌های بنیادی پرورش‌یافته در فضا می‌توانند برای بازسازی مدل‌های واقعی از سرطان و سایر بیماری‌ها در ظرف پتری استفاده شوند. محققان می‌توانند از این مدل‌ها برای پیگیری پیشرفت بیماری و آزمایش درمان‌های جدید برای متوقف کردن آن بهره‌برداری کنند.

یک بررسی جامع از مقالات منتشرشده در کلینیک مایو و سایر مراکز بهداشتی دانشگاهی نشان می‌دهد که تحقیقات فضایی کاربردهایی فراتر از آزمایشگاه دارند. چندین خط سلول بنیادی که در شرایط بی‌وزنی پرورش یافته‌اند، پتانسیل بالینی نشان داده‌اند: سلول‌های بنیادی مزانشیمی، سلول‌های بنیادی بزرگسالی هستند که فاکتورهای رشد ترشح می‌کنند و پتانسیل بهبودی دارند. تیم دکتر زبیر مستند کرده است که سلول‌های بنیادی مزانشیمی که در میکروگرانش گسترش یافته‌اند، قابلیت‌های ایمنی‌کاهنده بیشتری نسبت به آن‌هایی که در زمین پرورش یافته‌اند، دارند.

سلول‌های بنیادی هماتوپویتیک توانایی بازسازی خون برای مبارزه با عفونت، متوقف کردن خونریزی و حمل اکسیژن را دارند. سلول‌های بنیادی هماتوپویتیک پرورش‌یافته در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) نشان داده‌اند که قادر به گسترش و تمایز به سلول‌های قرمز یا سفید خون هستند که ممکن است روزی برای مدیریت بیماران مبتلا به سرطان‌های خونی استفاده شوند. سلول‌های پیش‌ساز قلبی‌عروقی، بلوک‌های سازنده عروق خونی و عضله قلب هستند و نقش حیاتی در ترمیم عضله ایفا می‌کنند. پرورش سلول‌های پیش‌ساز قلبی‌عروقی در فضا می‌تواند روزی گزینه‌های جدیدی برای ترمیم بافت آسیب‌دیده ناشی از حمله قلبی فراهم کند.

سلول‌های بنیادی عصبی در سیستم عصبی مرکزی یافت می‌شوند و نقش کلیدی در توسعه، نگهداری و ترمیم مغز دارند. سلول‌های عصبی که در محیط بدون جاذبه گسترش یافته‌اند، قابلیت‌های بازسازی خود را در زمین حفظ کرده‌اند. محققان در حال بررسی این موضوع هستند که آیا سلول‌های عصبی پرورش‌یافته در فضا می‌توانند درمان جایگزینی برای بیماری‌های سیستم عصبی مرکزی ارائه دهند.

چالش‌های بهبودی

با وجود وعده‌های تحقیقات سلول‌های بنیادی فرازمینی، محققان با چالش‌های زیادی مواجه هستند. سلول‌ها ممکن است پس از قرارگیری طولانی‌مدت در میکروگرانش، قدرت و توانایی عملکرد خود را از دست بدهند. با گذشت زمان، تابش فضایی می‌تواند DNA را آسیب بزند و بر رشد سلول‌ها تأثیر بگذارد. نگرانی دیگر این است که آیا سلول‌های پرورش‌یافته در میکروگرانش ممکن است سرطانی شوند. با این حال، تیم دکتر زبیر هیچ مدرکی از آسیب‌های کروموزومی که بتواند منجر به سرطان در سلول‌های بنیادی مزانشیمی پرورش‌یافته در فضا شود، پیدا نکرده است.

تحقیقات سلول‌های بنیادی در کیهان در مراحل اولیه خود قرار دارد و اثرات کامل تکثیر سلول‌ها در شرایط بی‌وزنی به‌طور کامل درک نشده است. داده‌های علمی بیشتر، تحقیقات و تأمین مالی لازم است تا به محققان کمک کند تا پتانسیل بالینی سلول‌های گسترش‌یافته در فضا را به‌طور کامل درک کنند. دکتر زبیر می‌نویسد: “تحقیقات فضایی که تاکنون انجام شده، تنها یک نقطه شروع است. با ادامه تحقیقات، چشم‌انداز وسیع‌تری درباره کاربردهای سلول‌های بنیادی ممکن است.” سازمان ملی هوانوردی و فضایی و مرکز بیوتراپی‌های بازسازی‌کننده کلینیک مایو، تأمین مالی این تحقیق را بر عهده داشته‌اند.