Section outline
-
مقدمه
سلول‌های بنیادی یا استرومایی مزانشیمی (Mesenchymal Stem Cells; MSCs)، گروهی ناهمگون از سلول‌های چسبنده به سطح کشت هستند که از بافت‌های متعددی قابل جداسازی‌اند و به دلیل ظرفیت تکثیر در محیط آزمایشگاهی، توان تمایز به برخی دودمان‌های مزانشیمی و به‌ویژه توانایی تنظیم پاسخ‌های التهابی و ترشح طیف گسترده‌ای از عوامل زیست‌فعال، جایگاه مهمی در پزشکی بازساختی و سلول‌درمانی پیدا کرده‌اند. در گذشته تصور می‌شد که اثر درمانی اصلی این سلولها ناشی از مهاجرت به بافت آسیب‌دیده و جایگزینی مستقیم سلول‌های از بین رفته است، اما شواهد جدید نشان داده‌اند که بقای طولانی‌مدت و پیوند پایدار این سلولها در بسیاری از کاربردها محدود است و بخش بزرگی از آثار زیستی آن‌ها از طریق پیام‌رسانی پاراکرین، تنظیم سیستم ایمنی، ترشح وزیکول‌های خارج‌سلولی و تعامل با سلول‌های میزبان ایجاد می‌شود.
به همین دلیل، نگاه امروزی به این سلول ها با تصور اولیه سلولی که پس از تزریق مستقیماً به استخوان، غضروف یا عضله تبدیل می‌شود تفاوت قابل توجهی دارد. امروزه این سلولها بیشتر به‌عنوان جمعیت‌های استرومایی پاسخ‌دهنده به ریزمحیط شناخته می‌شوند که قادرند سیگنال‌های آسیب، التهاب و کمبود اکسیژن را دریافت کرده و از طریق تغییر ترشحات و تعاملات سلولی، بر رفتار سلول‌های ایمنی و سلول‌های بافتی اثر بگذارند. این تغییر دیدگاه یکی از مهم‌ترین نکاتی است که باید در آموزش جدید MSCها مورد توجه قرار گیرد.
1. تاریخچه
ریشه مطالعات این سلول ها به پژوهش‌های Alexander Friedenstein و همکاران در دهه‌های 1960 و 1970 بازمی‌گردد. آن‌ها نشان دادند که در مغز استخوان، علاوه بر سلول‌های خون‌ساز، جمعیت کوچکی از سلول‌های چسبنده و فیبروبلاست‌مانند وجود دارد که قادر به تشکیل کلونی بوده و می‌تواند بافت‌هایی مانند استخوان و استرومای حمایت‌کننده مغز استخوان را ایجاد کند. آزمون تشکیل کلونی فیبروبلاستی که امروزه با عنوان واحد تشکیل‌دهنده کلونی فیبروبلاستی (CFU-F) شناخته می‌شود، از همین مطالعات منشأ گرفت.
در سال 1991، Arnold Caplan اصطلاح Mesenchymal Stem Cell را برای توصیف یک جمعیت فرضی از پیش‌سازهای مزانشیمی به کار برد که می‌توانستند به استخوان، غضروف، چربی و سایر بافت‌های همبند تمایز پیدا کنند. این مفهوم تأثیر بسیار زیادی بر توسعه مهندسی بافت و پزشکی بازساختی داشت.
با گسترش مطالعات مشخص شد که جمعیت‌هایی که در آزمایشگاه تحت عنوان سلول های بنیادی مزانشیمی تکثیر می‌شوند، کاملاً همگن نیستند و همه سلول‌های آن‌ها الزاماً معیارهای سخت‌گیرانه یک سلول بنیادی واقعی، مانند خودنوزایی طولانی‌مدت و بازسازی یک بافت در شرایط درون‌تنی، را ندارند. به همین دلیل ISCT در سال 2005 پیشنهاد کرد برای جمعیت‌های معمول حاصل از کشت، اصطلاح Multipotent Mesenchymal Stromal Cells یا سلول‌های استرومایی مزانشیمی چندتوان به کار رود و اصطلاح Mesenchymal Stem Cell تنها زمانی استفاده شود که بنیادی بودن سلول با شواهد کافی اثبات شده باشد. این موضع در بیانیه جدیدتر ISCT در سال 2019 نیز دوباره تأکید شد.
بنابراین در این درس برای هماهنگی با ادبیات رایج، از مخفف MSC استفاده می‌شود، اما از نظر علمی باید به خاطر داشت که در اغلب مطالعات مربوط به جمعیت‌های کشت‌شده انسانی، اصطلاح سلول‌های استرومایی مزانشیمی دقیق‌تر است.
2. منابع سلول های بنیادی مزانشیمی
این سلولها نخستین بار از مغز استخوان شناسایی شدند، اما امروزه جمعیت‌هایی با ویژگی‌های مشابه از طیف وسیعی از بافت‌ها جداسازی و کشت شده‌اند. مهم‌ترین منابع انسانی شامل مغز استخوان، بافت چربی، ژله وارتون بند ناف، خون بند ناف، جفت، پرده آمنیون، پالپ دندان، بافت لثه، سینوویوم، پریوست و برخی بافت‌های عضلانی هستند.
با این حال، این سلول ها حاصل از این بافت‌ها را نباید جمعیت‌هایی کاملاً یکسان در نظر گرفت. منشأ بافتی می‌تواند بر سرعت تکثیر، ظرفیت تمایز، بیان ژن، خصوصیات ایمنی، تولید وزیکول‌های خارج‌سلولی و ترکیب ترشحی سلولها تأثیر بگذارد. به همین دلیل ISCT توصیه می‌کند هنگام گزارش این سلول ها، منبع بافتی نیز مشخص شود؛ برای مثال مغز استخوان، بافت چربی یا ژله وارتون.
این سلول با منشا مغز استخوان از شناخته‌شده‌ترین و مطالعه‌شده‌ترین انواع هستند. این سلولها معمولاً از آسپیراسیون مغز استخوان استخراج می‌شوند و پس از جداسازی سلول‌های تک‌هسته‌ای و کشت، جمعیت‌های چسبنده تکثیر می‌شوند. تعداد اولیه سلول‌های کلونوژنیک در مغز استخوان نسبتاً کم است و سن اهداکننده، وضعیت سلامت و محل نمونه‌گیری می‌توانند بر ویژگی‌های آن‌ها اثر بگذارند.
سلول های بنیادی مزانشیم جدا سازی شده از بافت چربی به دلیل دسترسی نسبتاً آسان و فراوانی بیشتر سلول‌های استرومایی مورد توجه گسترده قرار گرفته‌اند. بافت چربی پس از خرد کردن و معمولاً هضم آنزیمی، مجموعه‌ای ناهمگون از سلولها به نام بخش عروقی-استرومایی (Stromal Vascular Fraction; SVF) ایجاد می‌کند. نکته مهم این است که SVF را نباید معادل این سلول ها دانست. SVF شامل انواع مختلف سلول‌های استرومایی، اندوتلیالی، پیش‌ساز، ایمنی و سایر سلولها است؛ در حالی که MSCهای مشتق از بافت چربی معمولاً پس از کشت و گسترش جمعیت چسبنده حاصل می‌شوند.
بافت‌های پیرامون تولد مانند ژله وارتون بند ناف و جفت نیز منابع مهمی برای تولید این سلول ها هستند. سلول‌های حاصل از این بافت‌ها معمولاً از نظر سن زیستی جوان‌تر بوده و ظرفیت تکثیر آزمایشگاهی مناسبی دارند. با این حال، عبارت‌هایی مانند برتر بودن قطعی سلول های بنیادی مزانشیمی جدا سازی شده از بند ناف نسبت به مغز استخواناز نظر علمی قابل تعمیم نیست؛ زیرا برتری یک منبع به هدف درمانی، روش تولید، آزمون قدرت زیستی و مشخصات محصول بستگی دارد.
3. منشأ درون‌تنی سلول های بنیادی مزانشیمی
هویت دقیق همتای درون‌تنی سلول های بنیادی مزانشیمی کشت‌شده همچنان موضوع پژوهش است. مطالعات نشان داده‌اند که در بسیاری از بافت‌ها، سلول‌های دارای ویژگی‌های استرومایی و پیش‌ساز در اطراف عروق قرار دارند و میان این سلول ها و برخی سلول‌های پیرامون‌عروقی مانند پری‌سیت‌ها شباهت‌هایی وجود دارد. با این حال، نمی‌توان تمام این سلول ها را کشت‌شده را پری‌سیت دانست و تمام پری‌سیت‌ها نیز الزاماً سلول بنیادی مزانشیمی نیستند.
همچنین واژه مزانشیمی نباید به این معنا تفسیر شود که تمام جمعیت‌های سلول های بنیادی مزانشیمی از نظر تکوینی الزاماً منشأ مزودرمی یکسان دارند. برای مثال برخی سلول‌های استرومایی در نواحی سر و صورت می‌توانند منشأ ستیغ عصبی داشته باشند. بنابراین این سلول ها امروزه بیش از آنکه معرف یک سلول واحد با منشأ جنینی مشخص باشد، یک رده عملکردی از جمعیت‌های استرومایی کشت‌پذیر محسوب می‌شود.
4. روش جداسازی و کشت
یکی از ویژگی‌های مهم این سلول های کشت‌شده، توانایی چسبیدن به ظروف استاندارد کشت سلولی است. در روش کلاسیک، سلول‌های حاصل از بافت در محیط کشت قرار می‌گیرند و سلول‌های غیرچسبنده حذف می‌شوند. سلول‌های چسبنده به‌تدریج کلونی‌هایی با ظاهر دوکی یا فیبروبلاست‌مانند ایجاد می‌کنند.
روش جداسازی بسته به منبع متفاوت است. در مغز استخوان می‌توان ابتدا سلول‌های تک‌هسته‌ای را با استفاده از جداسازی بر اساس چگالی تهیه کرد و سپس جمعیت چسبنده را تکثیر نمود. در بافت چربی معمولاً از هضم آنزیمی برای تولید بخش عروقی-استرومایی استفاده می‌شود. در ژله وارتون و سایر بافت‌های جامد می‌توان از هضم آنزیمی یا روش کشت قطعات بافتی بهره برد.
شرایط کشت اثر بسیار زیادی بر خصوصیات سلول های بنیادی مزانشیمی دارد. نوع محیط کشت، مکمل پروتئینی، میزان اکسیژن، تراکم اولیه سلول، تعداد پاساژها، روش جدا کردن سلول از سطح، انجماد و ذوب و حتی جنس سطح کشت می‌توانند فنوتیپ و عملکرد سلول را تغییر دهند. همین حساسیت یکی از منابع اصلی ناهمگنی بین مطالعات این سلول ها است.
در بسیاری از روش‌های قدیمی از سرم جنین گاوی استفاده می‌شد، اما برای تولید سلول با هدف بالینی حرکت به سمت محیط‌های تعریف‌شده‌تر، مواد فاقد ترکیبات حیوانی و مکمل‌هایی مانند لیزات پلاکتی انسانی انجام شده است. برای تولید محصول درمانی، کنترل مواد اولیه، تعداد پاساژ، شرایط انجماد و کل فرایند تولید در چارچوب اصول تولید خوب یا GMP اهمیت اساسی دارد.
5. مورفولوژی
این سلول های کشت‌شده در پاساژهای اولیه معمولاً مورفولوژی دوکی‌شکل یا فیبروبلاست‌مانند دارند و با افزایش تراکم، آرایشی نسبتاً موازی یا گردابی ایجاد می‌کنند. کلونی‌هایی که از یک یا تعداد محدودی سلول آغاز می‌شوند می‌توانند در آزمون CFU-F مشاهده شوند.
با افزایش تعداد پاساژها یا ورود سلول به پیری تکثیری، سلولها معمولاً بزرگ‌تر و پهن‌تر می‌شوند، میزان تکثیر کاهش می‌یابد و تغییراتی در عملکرد ترشحی و ظرفیت تمایزی ایجاد می‌شود. مطالعات جدید نشان می‌دهند که پیری سلولی یکی از عوامل مهم کاهش کیفیت محصولات MSC است و باید در توسعه محصولات درمانی مورد توجه قرار گیرد.
6. معیارهای کلاسیک شناسایی MSC
در سال 2006، ISCT سه معیار حداقلی برای تعریف این سلول های انسانی کشت‌شده پیشنهاد کرد. نخست، سلولها باید در شرایط استاندارد کشت به سطح پلاستیکی بچسبند. دوم، جمعیت باید بیان بالایی از CD73، CD90 و CD105 داشته باشد و در مقابل فاقد یا دارای بیان بسیار پایین مارکرهای خون‌ساز و ایمنی شامل CD45، CD34، CD14 یا CD11b، CD79α یا CD19 و HLA-DR باشد. سوم، سلولها باید در شرایط آزمایشگاهی توانایی تمایز به سه مسیر کلاسیک استخوانی، چربی و غضروفی را نشان دهند.
در پروتکل کلاسیک، معمولاً انتظار می‌رود حداقل حدود 95 درصد جمعیت مارکرهای مثبت را بیان کند و مارکرهای منفی در کمتر از حدود 2 درصد سلولها مشاهده شوند. با وجود کاربرد گسترده این معیارها، نباید آن‌ها را «اثبات‌کننده بنیادی بودن» سلول در نظر گرفت.
مارکرهای CD73، CD90 و CD105 اختصاصی این سلول ها نیستند و بسیاری از سلول‌های استرومایی یا فیبروبلاست‌ها نیز می‌توانند برخی از آن‌ها را بیان کنند. مطالعات جدید تأکید می‌کنند که این مارکرها را نباید به‌عنوان مارکرهای اختصاصی بنیادینگی این سلول ها معرفی کرد.
مارکرهایی مانند CD146، CD271، STRO-1، CD44، CD29 و CD166 نیز در پژوهش‌های مختلف برای شناسایی یا غنی‌سازی زیرجمعیت‌های سلول های بنیادی مزانشیم استفاده شده‌اند، اما هیچ‌یک مارکر عمومی و اختصاصی تمام این سلول ها محسوب نمی‌شوند.
7. چگونه بنیادی بودن واقعی این سلول ها رو اثبات می‌شود؟
تفاوت مهمی میان سلول های بنیادی مزانشیمی طبق معیارهای کشت و این سلول های واقعی وجود دارد. برای اثبات بنیادی بودن، تنها سه‌گانه تمایز آزمایشگاهی کافی نیست؛ بلکه باید ویژگی‌هایی مانند خودنوزایی کلونال و توان بازسازی یا ایجاد بافت در شرایط درون‌تنی نیز بررسی شوند.
آزمون CFU-F می‌تواند اطلاعاتی درباره ظرفیت کلونوژنیک ارائه دهد، اما به‌تنهایی اثبات‌کننده بنیادینگی نیست. مطالعات دقیق‌تر از پیوند درون‌تنی، بررسی تشکیل بافت و در برخی سیستم‌ها پیوند سریالی برای ارزیابی خودنوزایی استفاده می‌کنند. همین مسئله علت اصلی توصیه ISCT برای استفاده محتاطانه از واژه سلول های بنیای است.
7. ظرفیت تمایزی
این سلول های کشت‌شده در شرایط مناسب می‌توانند به سلول‌های استخوان‌ساز، چربی و غضروفی تمایز پیدا کنند. این ظرفیت سه‌گانه هنوز یکی از معیارهای کلاسیک شناسایی این سلول ها است. برای تمایز استخوانی معمولاً افزایش فعالیت آلکالین فسفاتاز، رسوب مواد معدنی و بیان ژن‌هایی مانند RUNX2 و OSTERIX بررسی می‌شود. در تمایز چربی، تشکیل قطرات چربی و بیان تنظیم‌کننده‌هایی مانند PPARγ مشاهده می‌شود و در تمایز غضروفی، تولید ماتریکس غنی از گلیکوزآمینوگلیکان و بیان SOX9 و کلاژن نوع II مورد ارزیابی قرار می‌گیرد.
در گذشته گزارش‌های متعددی درباره تبدیل سلول ها به سلول‌های عصبی، قلبی یا سایر سلول‌های غیرمزانشیمی منتشر شد. امروزه این مطالعات با احتیاط بیشتری تفسیر می‌شوند. تغییر مورفولوژی یا بیان چند مارکر به‌تنهایی اثبات‌کننده تغییر واقعی دودمان نیست و برای چنین ادعاهایی باید شواهد عملکردی و مولکولی قوی ارائه شود.
9. ناهمگنی سلول های بنیادی مزانشیمی
یکی از مهم‌ترین چالش‌های علمی این حوزه، ناهمگنی است. حتی این سلول ها که از یک بافت مشابه تهیه می‌شوند می‌توانند از نظر تکثیر، بیان ژن، توان تمایز و عملکرد تنظیم‌کننده ایمنی متفاوت باشند. سن، جنس و وضعیت سلامت اهداکننده، محل دقیق نمونه‌برداری، روش جداسازی، تراکم اولیه، محیط کشت، تعداد پاساژ و شرایط انجماد و ذوب همگی در ایجاد این تفاوت نقش دارند.
فناوری‌های تک‌سلولی نشان داده‌اند که یک کشت این سلول نیز از زیرجمعیت‌هایی با وضعیت‌های متفاوت تشکیل شده است. بنابراین این سلول را نباید یک محصول سلولی کاملاً یکنواخت تصور کرد. این مسئله یکی از دلایل مهم تفاوت میان نتایج بسیار امیدوارکننده مطالعات حیوانی و نتایج متغیر کارآزمایی‌های انسانی است.
10. سازوکارهای ترمیمی سلول های بنیادی مزانشیمی
دیدگاه اولیه این بود که این سلول ها پس از پیوند در محل آسیب مستقر می‌شود، تکثیر می‌کند و مستقیماً به سلول‌های بافت آسیب‌دیده تبدیل می‌شود. اگرچه این مکانیسم در برخی شرایط ممکن است نقش داشته باشد، شواهد کنونی نشان می‌دهند که در بسیاری از کاربردها میزان پیوند پایدار این سلول ها پایین است و اثرات درمانی بیشتر از مسیرهای غیرمستقیم ایجاد می‌شوند.
این سلول ها مجموعه‌ای از فاکتورهای رشد، سیتوکین‌ها، کموکین‌ها، لیپیدهای زیست‌فعال و وزیکول‌های خارج‌سلولی ترشح می‌کنند که می‌توانند تکثیر و بقای سلول‌های بافتی، رگ‌زایی، بازسازی ماتریکس خارج‌سلولی و پاسخ ایمنی را تحت تأثیر قرار دهند. این عملکردها به شدت به محیط اطراف وابسته هستند و این سلول ها در شرایط التهاب، کمبود اکسیژن یا آسیب، الگوی ترشحی خود را تغییر می‌دهند.
11. سکرتوم یا مجموعه ترشحی سلول های بنیادی مزانشیمی
اصطلاح سکرتوم یا مجموعه ترشحی به مجموع عوامل آزادشده از سلول گفته می‌شود. مجموعه ترشحی سلول های بنیادی مزانشیمی شامل فاکتورهای محلول مانند فاکتورهای رشد، سیتوکین‌ها و کموکین‌ها و همچنین وزیکول‌های خارج‌سلولی است.
از عوامل مهم گزارش‌شده می‌توان به VEGF، HGF، FGF، TGF-β، IGF-1، PGE2 و TSG-6 اشاره کرد، اگرچه ترکیب دقیق مجموعه ترشحی به منبع سلول و شرایط کشت وابسته است. این عوامل می‌توانند در رگ‌زایی، محافظت سلولی، تنظیم التهاب و ترمیم بافت مشارکت داشته باشند. مرور منتشرشده در 2025 تأکید می‌کند که اثر درمانی این سلول ها در بسیاری از مدل‌ها بیشتر با این فعالیت‌های ترشحی مرتبط است تا با تمایز مستقیم سلول پیوندشده.
شرایطی مانند کمبود اکسیژن، تحریک التهابی و کشت سه‌بعدی می‌توانند ترکیب مجموعه ترشحی را تغییر دهند. به این روش‌ها معمولاً پیش‌شرطی‌سازی یا Priming گفته می‌شود و هدف آن افزایش یک عملکرد خاص، برای مثال تنظیم ایمنی یا رگ‌زایی، است.
12. وزیکول‌های خارج‌سلولی
این سلول ها انواع مختلفی از وزیکول‌های خارج‌سلولی را آزاد می‌کنند که حاوی پروتئین‌ها، لیپیدها، RNA و سایر مولکول‌های زیست‌فعال هستند. این وزیکول‌ها قادرند اطلاعات مولکولی را به سلول‌های هدف منتقل کنند و بخشی از آثار پاراکرین این سلول ها را واسطه‌گری کنند.
در ادبیات عمومی اغلب واژه اگزوزوم برای تمام وزیکول‌های این سلول ها استفاده می‌شود، اما از نظر علمی بهتر است در صورتی که منشأ اندوزومی وزیکول به‌طور مشخص اثبات نشده است از عبارت وزیکول خارج‌سلولی استفاده شود. درمان‌های مبتنی بر مجموعه ترشحی و وزیکول‌های خارج‌سلولی یکی از حوزه‌های بسیار فعال پزشکی بازساختی هستند، ولی استانداردسازی جداسازی، تعیین مقدار، کیفیت، قدرت زیستی و تولید در مقیاس بالینی همچنان از چالش‌های اصلی است.
13. تنظیم پاسخ ایمنی
یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این سلول ها توانایی آن‌ها در تنظیم پاسخ ایمنی است.سلول های بنیادی مزانشیمی می‌توانند بر سلول‌های T، سلول‌های B، سلول‌های کشنده طبیعی، سلول‌های دندریتیک، نوتروفیل‌ها و مونوسیت‌ها/ماکروفاژها اثر بگذارند.
اما بهتر است این سلول ها را یک سلول ذاتاً سرکوب‌کننده سیستم ایمنی ندانیم. عملکرد تنظیم‌کننده ایمنی آن به محیط وابسته است. قرار گرفتن MSC در معرض سیتوکین‌های التهابی مانند اینترفرون گاما و TNF-α می‌تواند برنامه‌های تنظیم‌کننده ایمنی را فعال کند؛ فرایندی که تحت عنوان آماده‌سازی التهابی یا Licensing شناخته می‌شود. در سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی، افزایش مسیرهایی مانند IDO1، PGE2 و برخی مولکول‌های تنظیم‌کننده ایمنی می‌تواند در کاهش فعالیت سلول‌های T و تغییر رفتار سایر سلول‌های ایمنی نقش داشته باشد.
در عین حال، این سلول ها را نباید کاملاً مصون از شناسایی ایمنی یا immune privileged دانست. آن‌ها HLA کلاس I را بیان می‌کنند و شرایط التهابی می‌تواند خصوصیات ایمنی آن‌ها را تغییر دهد. بنابراین استفاده آلوژنیک از این سلول ها امکان‌پذیر است، اما عبارت فاقد خطر رد ایمنی دقیق نیست.
14. آپوپتوز و پاک‌سازی سلول های بنیادی مزانشیمی؛ یک مفهوم جدید
یکی از جالب‌ترین تغییرات مفهومی سال‌های اخیر این است که برای ایجاد برخی آثار تنظیم‌کننده ایمنی، الزاماً لازم نیست این سلول ها مدت طولانی زنده بمانند. شواهد نشان داده‌اند که بخشی از این سلول های تزریق‌شده به سرعت وارد مرگ برنامه‌ریزی‌شده یا آپوپتوز می‌شوند.
این سلول های آپوپتوتیک توسط مونوسیت‌ها و ماکروفاژهای میزبان بلعیده و پاک‌سازی می‌شوند؛ فرایندی که Efferocytosis نامیده می‌شود. این تعامل می‌تواند برنامه عملکردی سلول‌های فاگوسیت‌کننده را به سمت یک وضعیت ضدالتهابی سوق دهد. بنابراین در برخی بیماری‌های التهابی، بخشی از اثر این سلول ها ممکن است نه از بقای طولانی سلول، بلکه از پاسخ سیستم ایمنی میزبان به این سلول ها در حال مرگ ناشی شود. این مفهوم، دیدگاه کلاسیک درباره ضرورت پیوند طولانی‌مدت این سلول ها را تغییر داده است.
15. 15. انتقال میتوکندری
یکی دیگر از سازوکارهای مورد توجه، انتقال بین‌سلولی میتوکندری است. این سلول ها در برخی مدل‌ها می‌توانند میتوکندری یا اجزای آن را از طریق نانولوله‌های غشایی، تماس سلولی یا وزیکول‌های خارج‌سلولی به سلول‌های آسیب‌دیده منتقل کنند.
این فرایند می‌تواند متابولیسم انرژی، هموستاز اکسیداسیون-احیا و بقای سلول گیرنده را تحت تأثیر قرار دهد. شواهد پیش‌بالینی در این زمینه رو به افزایش است، اما نقش و اهمیت بالینی انتقال میتوکندری هنوز به اندازه مکانیسم‌های پاراکرین و تنظیم ایمنی تثبیت نشده و باید به‌عنوان یک سازوکار نوظهور در نظر گرفته شود.
16. مهاجرت و توزیع در بدن
عبارت Homing یا هدایت به محل آسیب در مورد این سلول ها زیاد استفاده می‌شود، اما باید با احتیاط تفسیر شود. پس از تزریق وریدی، بخش قابل توجهی از این سلول های کشت‌شده به دلیل اندازه نسبتاً بزرگ در مویرگ‌های ریه گرفتار می‌شوند؛ پدیده‌ای که به اثر عبور نخست ریوی معروف است. مطالعات ردیابی نشان داده‌اند که پس از تزریق وریدی، تجمع اولیه در ریه قابل توجه است و سپس بخشی از سلولها یا بقایای آن‌ها در اندام‌هایی مانند کبد و طحال دیده می‌شوند.
بنابراین این تصور که اکثر این سلول های تزریق‌شده به‌طور انتخابی به محل آسیب مهاجرت کرده و در آنجا مستقر می‌شوند برای بسیاری از کاربردهای وریدی دقیق نیست. مسیر تجویز، اندازه سلول، وضعیت انجماد و ذوب و ویژگی‌های سطحی این سلول ها همگی بر توزیع آن در بدن اثر دارند.
17. کاربرد در مهندسی بافت
این سلول ها یکی از پرکاربردترین منابع سلولی در مهندسی استخوان، غضروف و سایر بافت‌های همبند هستند. این سلولها می‌توانند روی داربست‌های زیستی، هیدروژل‌ها یا ساختارهای چاپ سه‌بعدی کشت داده شوند و علاوه بر مشارکت در تمایز، از طریق ترشح فاکتورهای زیستی بر سلول‌های میزبان اثر بگذارند.
رویکردهای جدید بیشتر به ترکیب این سلول ها با زیست‌مواد هوشمند، محیط سه‌بعدی و آزادسازی کنترل‌شده عوامل ترشحی یا وزیکول‌های خارج‌سلولی توجه دارند. بررسی‌های 2025 نشان می‌دهند که ادغام مجموعه ترشحی این سلولها با هیدروژل‌ها، نانوالیاف و داربست‌های چاپ سه‌بعدی یکی از جهت‌گیری‌های مهم درمان‌های بدون سلول در پزشکی بازساختی است.
18. کاربردهای پژوهشی و درمانی
این سلول ها در طیف بسیار گسترده‌ای از بیماری‌ها مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. مهم‌ترین حوزه‌ها شامل بیماری پیوند علیه میزبان، اختلالات التهابی و خودایمنی، استئوآرتریت و آسیب غضروف، بیماری‌های استخوانی، آسیب‌های قلبی، برخی بیماری‌های عصبی، بیماری‌های کبدی و ریوی و ترمیم زخم هستند.
با این حال، تعداد زیاد کارآزمایی‌های بالینی نباید به این معنا تلقی شود که درمان این سلول ها برای تمام این بیماری‌ها اثبات شده است. در بسیاری از موارد، نتایج مطالعات بالینی ناهمگون بوده‌اند و اختلاف در منبع این سلول ها، روش تولید، دوز، مسیر تجویز، وضعیت بیمار و آزمون قدرت زیستی محصول مقایسه نتایج را دشوار کرده است.
نقطه عطف مهم: نخستین درمان MSC تأییدشده توسط FDA
یکی از مهم‌ترین تحولات بالینی این حوزه در 18 دسامبر 2024 رخ داد، زمانی که سازمان غذا و داروی آمریکا محصول Ryoncil (remestemcel-L-rknd) را تأیید کرد. این محصول از MSCهای آلوژنیک مشتق از مغز استخوان اهداکنندگان سالم تولید می‌شود و برای درمان بیماری حاد پیوند علیه میزبان مقاوم به کورتیکواستروئید در بیماران کودکان از دوماهگی به بالا تأیید شده است.
Ryoncil نخستین درمان مبتنی بر سلول های بنیادی مزانشیمی بود که تأیید FDA را دریافت کرد و از نظر ترجمه بالینی یک نقطه عطف مهم برای این حوزه محسوب می‌شود. وضعیت Alofisel یا darvadstrocel نمونه مهم دیگری است که نشان می‌دهد موفقیت اولیه یک محصول این سلول ها الزاماً به اثربخشی قطعی منجر نمی‌شود. این محصول شامل سلول‌های استرومایی مشتق از بافت چربی بود و برای درمان فیستول‌های پیچیده اطراف مقعد در بیماری کرون در اروپا مجوز دریافت کرده بود.
با این حال، مطالعه تأییدی بزرگ ADMIRE-CD II نتوانست برتری معنی‌داری نسبت به دارونما در پیامد اصلی نشان دهد و در دسامبر 2024 مجوز بازاریابی محصول در اتحادیه اروپا پس گرفته شد. این اتفاق اهمیت کارآزمایی‌های کنترل‌شده، استانداردسازی محصول و اثبات واقعی قدرت درمانی سلول های بنیادی مزانشیمی را به‌خوبی نشان می‌دهد.
19. کنترل کیفیت MSC
برای کاربرد پژوهشی یا درمانی، بررسی چند مارکر سطحی کافی نیست. یک محصول سلول بنیادی مزانشیمی باید از نظر هویت، خلوص، زنده‌مانی، تعداد سلول، توان تکثیر، پایداری ژنتیکی، آلودگی میکروبی، مایکوپلاسما و عملکرد مورد انتظار ارزیابی شود.
برای کاربرد بالینی مفهوم آزمون قدرت زیستی اهمیت ویژه‌ای دارد. آزمون قدرت زیستی باید با سازوکار درمانی مورد انتظار مرتبط باشد. برای مثال اگر هدف درمانی تنظیم التهاب است، فقط نشان دادن تمایز استخوانی و غضروفی اطلاعات چندانی درباره قدرت ایمنی‌تنظیمی محصول نمی‌دهد. ISCT بر استفاده از مجموعه‌ای از آزمون‌های عملکردی متناسب با سازوکار اثر مورد انتظار تأکید کرده است.
سلول های بنیادی مزانشیمی برخلاف سلول های بنیادی جنینی و سلول های بنیادی پرتوان القا شده توان خودنوزایی نامحدود ندارند. با تکثیر طولانی در محیط آزمایشگاه به‌تدریج وارد پیری تکثیری می‌شوند. کوتاه شدن تلومر، تغییرات اپی‌ژنتیکی، اختلال عملکرد میتوکندری و افزایش استرس اکسیداتیو می‌توانند در این فرایند مشارکت داشته باشند.
سلول های پیر معمولاً رشد آهسته‌تری دارند، مورفولوژی آن‌ها پهن‌تر می‌شود و عملکرد ترشحی و تنظیم‌کننده ایمنی آن‌ها می‌تواند تغییر کند. به همین دلیل تعداد پاساژ و Population Doubling باید در تولید و گزارش مطالعات این سلول ها مشخص شود.
20. ایمنی و خطرات
در مجموع بسیاری از مطالعات بالینی ایمنی قابل قبولی برای فرآورده‌های این سلول ها گزارش کرده‌اند، اما به‌کار بردن عبارت سلول های بنیادی مزانشیمی کاملاً بی‌خطر است صحیح نیست. خطرات به منبع، روش تولید، دوز، مسیر تزریق و وضعیت بیمار وابسته‌اند.
در تجویز داخل عروقی، اندازه سلول و فعالیت پیش‌انعقادی برخی محصولات می‌تواند اهمیت داشته باشد. همچنین آلودگی میکروبی، تغییرات ژنتیکی ناشی از کشت طولانی، محصولات با زنده‌مانی پایین و اختلاف زیاد بین دسته‌های تولیدی باید کنترل شوند.
ارتباط این سلول ها با سرطان نیز پیچیده است. شواهد وجود ندارد که هر سلول بنیادی مزانشیمی استاندارد الزاماً سرطان‌زا باشد، اما این سلول ها به‌عنوان بخشی از استرومای تومور می‌توانند در برخی شرایط بر رگ‌زایی، سرکوب ایمنی یا رفتار سلول‌های سرطانی اثر بگذارند. بنابراین استفاده از این سلول ها در بیماران مبتلا به بدخیمی باید بر اساس نوع محصول و شواهد اختصاصی ارزیابی شود.
21. چالش اصلی ترجمه بالینی
یکی از مهم‌ترین مشکلات این حوزه آن است که واژه این سلول ها برای محصولات سلولی بسیار متفاوتی استفاده شده است. سلول های بنیادی مزانشیمی جدا سازی شده از مغز استخوان یک فرد 20 ساله در پاساژ سوم، از نظر زیستی الزاماً معادل سلول های بنیادی مزانشیمی جدا سازی شده از بافت چربی یک فرد 70 ساله در پاساژ هشتم نیست؛ حتی اگر هر دو CD73، CD90 و CD105 مثبت باشند.
منبع بافت، اهداکننده، تعداد پاساژ، محیط کشت، وضعیت تازه یا منجمد بودن محصول، روش دفریز کردن، دوز، مسیر تجویز و وضعیت التهابی بیمار همگی می‌توانند قدرت بالینی را تغییر دهند. بنابراین آینده درمان این سلولها بیش از افزایش تعداد کارآزمایی‌ها به تعریف دقیق محصول، استانداردسازی تولید و ایجاد آزمون‌های قدرت زیستی متناسب با کاربرد وابسته است.
جمع‌بندی
سلول‌های بنیادی مزانشیمی یکی از پرمطالعه‌ترین جمعیت‌های سلولی در پزشکی بازساختی هستند، اما درک ما از ماهیت آن‌ها در دو دهه اخیر تغییر اساسی کرده است. امروزه این سلول ها را نباید صرفاً یک سلول بنیادی چندتوان که پس از تزریق به بافت جدید تبدیل می‌شود دانست. بیشتر فرآورده‌هایی که تحت عنوان سلول های بنیادی مزانشیمی استفاده می‌شوند، جمعیت‌های استرومایی کشت‌گسترش‌یافته و ناهمگن هستند که فعالیت آن‌ها به منبع بافتی، شرایط تولید و محیط دریافت‌کننده وابسته است.
سه‌گانه کلاسیک چسبندگی به سطح کشت، بیان CD73/CD90/CD105 و توان تمایز استخوانی، چربی و غضروفی هنوز برای شناسایی اولیه مفید است، اما برای اثبات بنیادی بودن یا پیش‌بینی اثر درمانی کافی نیست. در نگاه امروزی باید در کنار فنوتیپ، کلونوژنیسیته، کیفیت ژنتیکی، وضعیت پیری، توان ترشحی، فعالیت تنظیم‌کننده ایمنی و آزمون قدرت زیستی متناسب با کاربرد نیز بررسی شوند.
از سوی دیگر، شواهد جدید نشان داده‌اند که بسیاری از آثار درمانی این سلول ها از طریق ترشحات پاراکرین، وزیکول‌های خارج‌سلولی، تنظیم سیستم ایمنی، پاسخ میزبان به سلول‌های بنیادی مزانشیمی آپوپتوتیک و احتمالاً در برخی شرایط انتقال میتوکندری ایجاد می‌شوند. تأیید Ryoncil توسط FDA در سال 2024 نشان داد که درمان مبتنی بر این سلول ها می‌تواند به یک محصول دارویی تأییدشده تبدیل شود، در حالی که خروج Alofisel از بازار اروپا در همان سال نشان داد که این حوزه همچنان نیازمند کارآزمایی‌های دقیق و استانداردسازی جدی است.
منابع
Friedenstein AJ, Chailakhjan RK, Lalykina KS. The development of fibroblast colonies in monolayer cultures of guinea-pig bone marrow and spleen cells. Cell Tissue Kinet. 1970;3(4):393–403. doi: 10.1111/j.1365-2184.1970.tb00347.x.
Caplan AI. Mesenchymal stem cells. J Orthop Res. 1991;9(5):641–650. doi: 10.1002/jor.1100090504.
Horwitz EM, Le Blanc K, Dominici M, et al. Clarification of the nomenclature for MSC: The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2005;7(5):393–395. doi: 10.1080/14653240500319234.
Dominici M, Le Blanc K, Mueller I, et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2006;8(4):315–317. doi: 10.1080/14653240600855905.
Viswanathan S, Shi Y, Galipeau J, et al. Mesenchymal stem versus stromal cells: International Society for Cell & Gene Therapy Mesenchymal Stromal Cell committee position statement on nomenclature. Cytotherapy. 2019;21(10):1019–1024. doi: 10.1016/j.jcyt.2019.08.002.
Galipeau J, Krampera M, LeBlanc K, et al. Mesenchymal stromal cell variables influencing clinical potency: the impact of viability, fitness, route of administration and host predisposition. Cytotherapy. 2021;23(5):368–372. doi: 10.1016/j.jcyt.2020.11.007.
Giacomini C, Granéli C, Hicks R, Dazzi F. The critical role of apoptosis in mesenchymal stromal cell therapeutics and implications in homeostasis and normal tissue repair. Cell Mol Immunol. 2023;20(6):570–582. doi: 10.1038/s41423-023-01018-9.
Lyu Z, Xin M, Oyston DR, et al. Cause and consequence of heterogeneity in human mesenchymal stem cells: Challenges in clinical application. Pathol Res Pract. 2024;260:155354. doi: 10.1016/j.prp.2024.155354.
Liu Q, et al. Mitochondrial transfer from mesenchymal stem cells: Mechanisms and functions. Mitochondrion. 2024;101950. doi: 10.1016/j.mito.2024.101950.
Trigo CM, Rodrigues JS, Camões SP, Solá S, Miranda JP. Mesenchymal stem cell secretome for regenerative medicine: Where do we stand? J Adv Res. 2025;70:103–124. doi: 10.1016/j.jare.2024.05.004.
U.S. Food and Drug Administration. FDA Approves First Mesenchymal Stromal Cell Therapy to Treat Steroid-Refractory Acute Graft-versus-Host Disease. December 18, 2024.
European Medicines Agency. Alofisel (darvadstrocel): withdrawal from the EU market following lack of confirmed clinical benefit. December 2024.