بافت ها و سازه های استخوانی که از طریق سلول های بنیادی احیاء شدند

دکتر فاطمه کلالی نیا، دانش آموخته‌ی رشته داروسازی و رئیس مرکز جامع سلول‌های بنیادی و پزشکی بازساختی دانشگاه علوم پزشکی مشهد از جمله اساتید فعال در حوزه سلول‌های بنیادی و پزشکی بازساختی است که از سال 1389 با ارائه نخستین طرح های تحقیقاتی خود در زمینه سلول های بنیادی و پزشکی بازساختی، به عنوان یکی از پژوهشگران فعال در این عرصه شناخته شد و پس از تاسیس مرکز جامعه سلول های بنیادی و پزشکی بازساختی در سال 1390، جزء نخستین کسانی بود که به جمع اعضای هیات علمی این مرکز پیوست و در حال حاضر نیز به عنوان رئیس مرکز جامع سلول های بنیادی و پزشکی بازساختی مشغول ارائه خدمات در زمینه های مختلف  آموزشی، پژوهشی و درمانی می باشد.

  این استاد و پژوهشگر جوان که از سال 1383 دوره تخصصی بیوتکنولوژی دارویی را در دانشگاه علوم پزشکی مشهد آغاز و در سال 89 با اتمام دوره تحصیل، رسماً به عنوان عضو هیات علمی دانشکده داروسازی، فعالیت های آموزشی- پژوهشی و درمانی خود را در این دانشگاه کلید زد، در گفتگو با وبدا شرح این فعالیت ها را اینچنین بیان می کند: " بخش عمده‌ی کارهای من در طی سال های خدمت در دانشگاه علوم پزشکی مشهد، عمدتاً بر موضوع استخوان، پوست و بیماری‌های عصبی و در مواردی کمتر بر بحث غضروف متمرکز بوده است. اگر بخواهم یک تقسیم بندی کلی در خصوص کارهایی که به همراه تیم بسیار خوبی که کنار من هستند انجام شده، داشته باشم می توانم آنها را در ۳ حوزه بیان کنم؛ نخست اینکه تیم تحقیقاتی ما به دنبال موادی است که القاء کننده سلول بنیادی به سمت یک بافت خاص باشد، چون سلول بنیادی در واقع توانایی این را دارد که تقسیم بشود، تمایز پیدا کند و بر اساس اینکه منشا آن سلول بنیادی چیست به بافت‌های مختلف تبدیل بشود. با توجه به اینکه کارهای ما اغلب روی استخوان متمرکز است به عنوان مثال دنبال موادی بودیم که بتواند سلول بنیادی را به سمت سلول استخوانی ببرد. ( چون موادی که اکنون به عنوان محیط استاندارد القاء کننده این مسیر است، موادی است که به عنوان مثال کورتیکواستروئید در آن وجود داشته و ممکن است عوارضی برای بیمار داشته باشد ) یا اینکه از موادی استفاده شود مثل برخی فاکتورهای رشد که اختصاصاً در استخوان (مثلاً فاکتور رشد استخوانی ) استفاده می‌شود که چون ساختار پروتئینی دارد هزینه بر است و بنابراین اگر بخواهیم برای مریض از این فاکتورهای پروتئین استفاده کنیم هزینه بسیار زیادی خواهد داشت. بنابراین یک حوزه فعالیتی ما پیدا کردن مواد القا کننده کم عارضه‌تر و کم هزینه‌تر بود.

حوزه دیگری که من و همکاران در این زمینه کار کردیم طراحی و ارزیابی داربست‌های مختلف بود، در واقع برای اینکه ما در کار استخوان بتوانیم یک درمان موثر داشته باشیم، باید یک داربستی را طراحی کنیم؛ دقیقاً با همان اسم ساختار داربست تا چیزی شبیه به همان تکه شکسته استخوان به وجود بیاید. اینکه داربست چه جنسی داشته باشد، با بدن سازگاری داشته باشد، متناسب با ساختار استخوان باشد و استحکام لازم را داشته باشد بسیار مهم است و هر یک از این‌ها یک حوزه متفاوت تحقیقی است و به هر یک که بخواهیم بپردازیم چند سال ممکن است طول بکشد. همچنین روش‌های مختلفی برای ساخت داربست باید ارزیابی شود و اینکه کدامیک کارآمدتر است و کدام می‌تواند داربست متناسب‌تر با شکل هدف ما را ایجاد کند نکته مهمی است. فاکتور دوم اینکه داخل این داربست باید هم آن فاکتور القا کننده را بگذاریم که بتواند سلول را به سمت یک بافت خاص پیش ببرد و هم داخل داربست باید سلول بنیادی را بسازیم. پس در واقع برای اینکه ما یک سازه به عنوان مثال استخوانی کامل را بسازیم، یک داربست، یک سلول و یک ماده القا کننده رانیاز داریم که کار کردن روی هر یک از اینها یک حوزه تحقیقاتی جداگانه است و باید بتوانیم تحقیقات را راجع به آنها کامل کنیم، در کنار هم قرار دهیم و نتیجه مفیدی را از آن بگیریم.

ما در مورد یکی از کارهایی که برای درمان شکستگی‌های استخوانی انجام دادیم و اصطلاحا به آن نانیونیون گفته می‌شود ( نانیونیون منظور شکستگی‌هایی است که پس از مدتی حدودا یک تا شش ماه استخوان ترمیم نشود که می تواند به علل مختلفی باشد، مثلاً استخوانی که شکسته خیلی وسیع باشد یا اینکه مریض یک بیماری زمینه‌ای داشته باشد و باعث شود ترمیم کامل انجام نشود، یا مثلاً فاکتوری مثل سیگار کشیدن سبب شود که ترمیم استخوان کامل اتفاق نیفتد و اصطلاحا پس از ۶ ماه بررسی شود و ببینند که ساختار استخوانی شکل نگرفته است، که به آن شکستگی نانیونیون گفته می شود) لذا ما هدفمان را در این تحقیق گذاشتیم برای این نوع شکستگی‌ها و کاری که انجام شد، این بود که بیماران توسط گروه همکاران بالینی ما در بیمارستان شهید کامیاب انتخاب می‌شدند و ما ابتدا مغز استخوان را و سپس سلول‌های تک هسته‌ای مغز استخوان و مزانشیمی را تحت بیهوشی یا بی حسی از بدن بیمار استخراج کرده و محل شکستگی را با تکه های ریز استخوانی که از قبل خریداری و تجاری شده به همراه سلول های تک هسته ای مغز استخوان به شکل داربست و در واقع شکل همان استخوان پر می کردیم و در ادامه بیمار تحت نظر متخصص بالینی بود تا زمانیکه فرایند بهبود تا مرحله ترخیص طی شود و در دوره‌های مختلف تا ۶ ماه پیگیری می‌کردیم.

خوشبختانه تقریباً ۸۵ درصد بیمارانی که در این پروسه قرا گرفتند به طور کامل درمان شدند.( حتی بیماری داشتیم که در نتیجه این نوع شکستگی 13 سال نتوانسته بود راه برود و خیلی افزایش وزن زیادی پیدا کرده بود، پس از این دوره شکستگی اش کامل درمان شد و توانست روی پا راه برود و شاید بتوانم بگویم که طی این چند سالی که من کار کرده‌ام شاید بیشترین رضایت شغلی را زمانی پیدا کردم که این خبر به من رسید و اینکه بیماری که سال‌ها نتوانسته بود راه برود توانستیم یک درمان موثر انجام دهیم.) در ادامه ما چون تحقیق را انجام دادیم و اثرات خوبی را هم دیدیم، تصمیم گرفتیم به سمتی برویم که مجبور نباشیم از آن تکه‌های استخوانی استفاده کنیم، چون به صورت تجاری در دسترس است و یک پروتکل درمانی تثبیت شده و مورد قبول در ارتوپدی است، ولی از یک فرد دیگر گرفته می‌شود و ما ترجیح دادیم که از خود بیمار باشد و یا چیزی باشد که ما روی آن کامل کنترل داشته باشیم ( یعنی اینکه ساختار داربست و نوع سلول و فاکتور القا کننده چه هست همه در کنترل خودمان باشد تا مجموعه سوالاتی که در ذهنمان وجود داشت کاهش پیدا کند).

تحقیقات مستمر دکتر کلالی نیا و همکاران بالاخره در مقطعی از زمان نتیجه می دهد و یکی از فاکتورهای القاء کننده کم هزینه و در دسترس شناسایی می شود: " پس از تحقیقات چند ساله، ماده کروسین که در واقع ماده موثره زعفران است را به عنوان یک فاکتور القا کننده شناسایی کردیم و در اولین تحقیقی که در سطح آزمایشگاهی ما انجام دادیم، مشاهده شد که کروسین قادر است میزان تولید آنزیم alp را که یک آنزیم مشخص در مسیر استخوان سازی است بر روی کار کشت سلولی تقریباً به میزان ۴۰ برابر افزایش دهد، که این خیلی برای ما جذاب بود و با توجه به اینکه کروسین عوارض کمتر و قیمت خیلی کمتر هم دارد، یک فاکتور خیلی خوب محسوب می‌شد. این تحقیقات را تقریباً از سال ۹۲ شروع کردیم و اولین تحقیق مان در سال ۹۴ و ۹۵ به ثمر رسید و نتیجه آن چاپ شد. کروسین را در مرحله بعد روی داربست با جنس‌های مختلف امتحان کردیم، اولین داربست استفاده شده داربست کلاژنی بود که مجددا ساختاری شبیه استخوان داشته باشد. اثربخشی مقداری کم می‌شد یعنی مثلاً ۴۰ برابر به ۱۴ برابر می‌رسید اما این عدد هم بسیار برای ما خوب بود.

 در مرحله بعدی سعی کردیم داربستمان را شبیه‌تر کنیم به ساختار استخوان و بنابر این ترکیبات دیگری به آن اضافه شد که چه به لحاظ ظاهر و چه استحکام شبیه تر به استخوان بشود و این پروسه همچنان ادامه دارد و به لطف خداوند در این سال‌های اخیر نتایج خوبی گرفته‌ایم و نتایج حیوانی کار هم انجام شده و خیلی خوب بوده است. این تحقیق هم قرار است با همین شکل داربست و کروسین وارد فاز بالینی ‌شود و انشاالله در آینده بتوانیم به یک محصول تجاری تبدیل کنیم که قابل فروش برای افراد مختلف باشد. این را به عنوان یک مثال از نمونه کارهایی که در گروه علوم پایه در کنار علوم بالین می‌تواند برای درمان بیماری‌ها انجام شود عنوان کردم و کارهایی از این دست باز هم داریم.

رئیس مرکز جامع سلول های بنیادی و پزشکی بازساختی دانشگاه علوم پزشکی مشهد  در خصوص سایر فعالیتهای این مرکز نیز می گوید: "در حال حاضر در حوزه پوست و زخم‌های عمیق هم با کمک همکاران دیگر کارهای متنوعی انجام می‌دهیم و توانستیم تاثیرات خوبی بویژه در مورد زخم‌های عمیق یا سوختگی‌های عمیق و زخم بستر بگیریم/ همچنین در زمینه القای سلول بنیادی به سلول‌های عصبی کارهایی انجام و نتایج خوبی هم در این زمینه‌ها گرفتیم.

 در سال‌های اخیر روی تنوع داربست ها هم کار کردیم و داربست‌هایی که جدید مطرح می‌شوند داربست‌هایی هستند که سلول زدایی شده‌اند مثلا در مورد کلیه، کبد و قلب که بافت‌هایی بسیار پیچیده هستند، به جای اینکه برویم سراغ ساخت داربست به شیوه‌های مختلف عضو نارسا را که مثلا می تواند کلیه باشد درآورده و تمام سلول‌ها و بافت‌هایی که آسیب دیده‌اند را از آن حذف می کنیم؛ بطوریکه از آن یک داربست کلی باقی بماند که شکل کلیه است. سپس ما سلول بنیادی را روی این داربست می نشانیم، در واقع یک مرحله این کار را باید در داخل آزمایشگاه کشت بدهیم که شبیه ساختار کلیه بشود و بعد این کلیه جدید که سلول منشا آن از خود بیمار بوده را به او پیوند کنیم. البته این هم در مرحله تحقیقات است و هنوز در دنیا خیلی به این نرسیدند اما با توجه به پیشرفت خیلی زیاد در این حوزه چنین اقداماتی در آینده دور از انتظار نیست. ما هم سلول زدایی را از سلول‌های مختلف کلیه، کبد و استخوان شروع کرده‌ایم که امیدواریم به نتیجه برسد و شاید اگر این قسمت کار به نتیجه برسد بیشتر از کارهای دیگر بتوانیم وارد بالین کنیم

یک بخش کار را هم در مورد پرینترهای سه بعدی انجام دادیم که شکل داربست را از طریق چاپگرهای سه بعدی بسازیم. این کار در گروه ما انجام شده و البته مشکلات خاص خود را هم دارد ولی یکی از تحقیقات مان در زمینه استخوان، روی آن انجام شده و به مراحل نهایی رسیده که اگر دوستانی مایلند در این حوزه کار کنند ما با آنها همکاری خواهیم کرد.