تولید سلول های اندوتلیال عملکردی
محققان روش کارآمد و مقرون به صرفه‌ای را برای تولید سلول‌های اندوتلیال از سلول‌های بنیادی پیشنهاد کردند.
داخلی‌ترین لایه رگ‌های خونی توسط سلول‌های اندوتلیال تشکیل می‌شود که به نوبه خود در ایجاد بیماری‌های سیستم قلبی عروقی نقش دارند.
بنابراین سلول‌های اندوتلیال انسان برای بررسی “in vitro” علل این بیماری‌ها مورد نیاز است.
محققان بیمارستان دانشگاهی بن، راهی بسیار کارآمد، مقرون به صرفه و قابل تکرار برای تولید سلول‌های اندوتلیال عملکردی از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسان برای آزمایش در ظروف کشت سلولی ایجاد کرده اند.
اهمیت سلول‌های اندوتلیال
سلول‌های اندوتلیال داخل رگ‌های خونی را می‌پوشانند. آنها تعدادی از وظایف مانند تنظیم فشار خون و لخته شدن خون را در بدن انسان انجام می‌دهند.
آنها همچنین در ایجاد بیماری‌های سیستم قلبی عروقی نقش دارند. سلول‌های اندوتلیال انسان برای مطالعه اساس این بیماری‌ها در شرایط آزمایشگاهی، یعنی خارج از بدن انسان، مورد نیاز است.
در این راستا سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی (hiPSCs) یک رویکرد امیدوارکننده برای این است.
” اختلال عملکرد سلول‌های اندوتلیال (EC) نقش کلیدی در شروع و پیشرفت بیماری قلبی عروقی دارد. با این حال، مطالعه این اختلالات در ECs از بیماران چالش برانگیز است. از این رو، استفاده از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی (hiPSCs) و تمایز آزمایشگاهی آنها به ECs یک رویکرد بسیار امیدوارکننده را نشان می‌دهد.
بنابراین، ما کاربرد یک رویکرد برنامه‌نویسی رو به جلو را با استفاده از رده‌های سلولی hiPSC تراریخته بررسی کردیم.
تولید سلول‌های اندوتلیال از تمایز ESC و iPSC
از زیر مجموعه مزودرم است که هم خونساز و هم EC پدیدار می‌شوند. EC به ساختارهای عروقی در EB خود سازماندهی می‌شود. افزودن انواع فاکتورهای رشد باعث افزایش تمایز EC در EB می‌شود.
در روش دوم، تمایز ESC و iPSC با نوعی از سلول‌های استرومایی برای ارتقای تمایز دودمان EC از مزودرم کشت می‌شوند.
سلول‌های مزانشیمی جمجمه موش به نام سلول‌های OP9 به طور گسترده ای برای ترویج تمایز و تسهیل ظهور دودمان‌های قلبی، خون ساز، اندوتلیال و دیگر استفاده می‌شود.
برخی از محققان تمایز ESC و iPSC را در کشت دو بعدی روی صفحات کشت بافت پوشیده شده با سوبستراهای پروتئینی (ماتریژل، فیبرونکتین، ژلاتین یا سایر پروتئین‌ها) با استفاده از محیط‌های کشت خاص با فاکتورهای رشد نوترکیب متوالی ترجیح می‌دهند.
استراتژی‌های تمایز مختلفی برای تولید سلول‌های اندوتلیال
استراتژی‌های تمایز مختلفی برای hiPSCها به سلول‌های اندوتلیال قبلاً در گذشته توسعه یافته‌اند.
به اصطلاح فاکتورهای رونویسی به طور خاص برای کنترل تبدیل hiPSCs به سلول‌های اندوتلیال فعال می‌شوند.
مسیر سریع، مقرون به صرفه و قابل تکرار در تولید سلول‌های اندوتلیال انسان
گروه تحقیقاتی دکتر سارا ریک از موسسه فیزیولوژی، همراه با کریتیکا شارما از تیم پروفسور ولکر باسکامپ در کلینیک چشم پزشکی UKB، پروتکل تمایز رده سلولی PGP1-ETV2-iso2 را بهبود داده و آن را با استراتژی با استفاده از عوامل رشد جدیدی ترکیب کردند.
ما توانستیم نشان دهیم که پروتکل ETV2 که بهبود داده‌ایم کارآمدتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر از پروتکل با عوامل رشد تنها است.
سلول‌های اندوتلیال را سریع‌تر تولید می‌کند، به افزودنی‌های کمتری برای محیط کشت نیاز دارد و نیازی به مرحله خالص‌سازی اضافی ندارد.
علاوه بر این، این فرآیند بسیار قابل تکرار است و می‌تواند به راحتی به سایر رده‌های سلولی hiPSC منتقل شود.
آنها پروتئین‌های مشخصه سلول‌های اندوتلیال را تولید می‌کنند و همچنین خواص عملکردی معمولی سلول‌های اندوتلیال را نشان می‌دهند.
با اصلاح پروتکل تمایز، می‌توان ترجیحاً سلول‌های اندوتلیال با ویژگی‌های شریانی یا وریدی را بدست آورد.
اگرچه آنها شبیه به سلول‌های اندوتلیال تمایز یافته با پروتکل فاکتور رشد هستند، ولی شواهدی وجود دارد که سلول‌های اندوتلیال پروتکل ETV2 دارای درجه بلوغ کمی بالاتر هستند.
در مقایسه با سلول‌های اندوتلیال انسان تولید شده از ورید بند ناف، هر دو نوع سلول‌های اندوتلیال مشتق از hiPSC به طور کامل توسعه نیافته اند، که احتمالاً به دلیل فقدان تأثیرات خارجی مانند عدم وجود جریان خون است.
گام بعدی مطالعه
اکنون ما یک پروتکل تمایز کارآمد، مقرون به صرفه و قابل تکرار برای تولید hEC های کاربردی از طریق برنامه نویسی رو به جلو ایجاد کرده ایم.
hEC های تراریخته می‌توانند اصلاح ژنتیکی شوند و ابزار قدرتمندی برای مدل سازی بیماری، مهندسی بافت و اهداف ترجمه هستند.
محققان بن فرض می‌کنند که رده سلولی PGP1 ETV2 iso2 و سلول‌های اندوتلیال تولید شده از آن برای مدل‌سازی و مطالعه بیماری‌های عروق انسان که در آن اندوتلیوم در ظرف کشت سلولی درگیر است، استفاده می‌شود.
این سوال علمی توسط دکتر Rieck و پروفسور Fleischmann در پروژه C01 در مرکز تحقیقات مشترک DFG Transregio (TRR) 259 “بیماری‌های آئورت” مورد تحقیق قرار گرفته است.
سلول‌های اندوتلیال همچنین می‌توانند در تحقیقات ارگانوئیدی برای تولید ارگانوئیدهایی با سیستم عروقی استفاده شوند. دکتر Rieck می‌گوید: «علاوه بر این، ما همچنین علاقه‌مندیم که کدام روش‌های کشت «درجه بلوغ» سلول‌های اندوتلیال را پس از تمایز افزایش می‌دهد، به طوری که خصوصیات بیان ژنی آنها بیشتر با سلول‌های اندوتلیال بالغ مطابقت دارد.
منبع: پایگاه اطلاع رسانی سلول های بنیادی