امید به توسعه درمان‌های نوین به پشت‌گرمی سلول‌های بنیادی دانشمند ایرانی

به گزارش گروه دانش و فناوری اقتصاد ۱۰۰ و به نقل از ایسنا، پروفسور "کریم نیرنیا"، یکی از دانشمندان برجسته ایرانی است که پژوهش‌های خود را برای توسعه درمان‌های آینده برای طیف وسیعی از بیماری‌ها با استفاده از سلول‌های بنیادی متمرکز کرده است.

شاید حداقل یک بار نام سلول‌ بنیادی (Stem Cell) به گوش شما خورده باشد، اما اطلاع دقیقی از مزیت‌ها و کاربردهای متعدد این سلول‌ها نداشته باشید.

سلول بنیادی، مادر تمام سلول‌ها است و توانایی تبدیل به تمام سلول‌های بدن را دارد. این سلول‌ها توانایی خودنوسازی (Self Renewing) و تمایز (Differentiating) به انواع سلول‌ها از جمله سلول‌های خونی، قلبی، عصبی و غضروفی را دارند. هم چنین در بازسازی و ترمیم بافت‌های مختلف بدن بدنبال آسیب و جراحت موثر بوده و می‌توانند به درون بافت‌های آسیب‌دیده‌ای که بخش عمده سلول‌های آنها از بین رفته است، پیوند زده‌ شوند و جایگزین سلول‌های آسیب‌دیده شده و به ترمیم و رفع نقص در آن بافت بپردازند. به دلیل توانایی منحصر به فرد سلول‌های بنیادی، این سلول‌ها امروزه از مباحث جذاب در زیست شناسی و علوم درمانی است.

ایران به واسطه حضور پژوهشگران و دانشمندان برجسته‌ای از جمله مرحوم دکتر "کاظمی آشتیانی" و نهادهای بسیار موفقی مانند پژوهشگاه رویان، در حوزه سلول‌های بنیادی به جایگاه ممتازی در سطح ملی،‌ منطقه‌ای و بین‌المللی دست پیدا کرده است.

یکی از دانشمندان ایرانی که در عرصه بین‌المللی به موفقیت‌های زیادی دست پیدا کرده است، پروفسور "کریم نیرنیا" (Karim Nayernia) است که پژوهش‌های پیشگامانه‌ای را در این حوزه انجام داده است. وی با وجود اقامت و فعالیت در آلمان، ارتباط علمی خود را با پژوهشگران، دانشمندان و نهادهای علمی ایران حفظ کرده است.

پروفسور نیرنیا متولد ۱۳۳۷ در شهر شیراز است. وی پس از گذراندن دبستان و دبیرستان در زادگاهش، برای ادامه تحصیل راهی آلمان شد و تحصیلات خود را در رشته بیولوژی مولکولی و سلول‌های بنیادی در دانشگاه "گوتینگن" آلمان ادامه داد. سال ۲۰۰۳ به مقام استادی رشته ژنتیک مولکولی انسانی در دانشکده پزشکی دانشگاه گوتینگن رسید و تا سال ۲۰۰۶ در این دانشگاه بود. در همین سال به عنوان استادی در رشته زیست‌شناسی سلول‌های بنیادی در موسسه ژنتیک انسانی دانشگاه "نیوکاسل" دست یافت و سرپرستی بخش سلول‌های بنیادی این دانشگاه را برعهده گرفت.

پژوهش‌های این دانشمند ایرانی بیشتر روی حوزه‌های زیست‌شناسی سلول بنیادی و پزشکی فردمحور یا شخصی‌سازی‌شده (Personalized Medicine) متمرکز است که می‌توانند به توسعه درمان‌های آینده برای طیف وسیعی از بیماری‌ها مانند بیماری قلبی، پارکینسون و ناباروری مردان کمک کنند.

پروفسور نیرنیا آثار خود را در بیش از ۷۵ مجله بین‌المللی از جمله Nature ،Developmental Cells و Molecular Human Genetics به چاپ رسانده و این پژوهش‌ها را در ۲۳۰ کنفرانس ملی و بین‌المللی ارائه کرده است.

گروه پژوهشی پروفسور نیرنیا برای نخستین بار در جهان، نوع جدیدی از سلول‌های بنیادی موسوم به سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونیال (SSCs) را از اندام جنسی موش نر بالغ استخراج کردند. این پژوهش نشان داد که برخی از این سلول‌های بنیادی به نام سلول‌های بنیادی زایای چندتوان بالغ (maGSCs)، به سلول‌های قلب، عضله، مغز و سایر سلول‌ها تبدیل می‌شوند. این گروه پژوهشی این موضوع را مطرح کرد که می‌توان سلول‌های مشابهی را با استفاده از نمونه‌برداری ساده از اندام جنسی مردان استخراج کرد. براساس این سلول‌ها، می‌توان روش‌های جدید مبتنی بر سلول‌های بنیادی برای درمان انواع بیماری‌ها توسعه داد.

امید به باروری اسپرم ساخته‌شده در آزمایشگاه

گزارشی که در سال ۲۰۰۶ در مجله Developmental Cell به چاپ رسید، از پژوهش پروفسور نیرنیا و گروهش خبر داد. آنها برای نخستین‌بار ثابت کردند که از اسپرم پرورش‌یافته از سلول‌های بنیادی جنینی می‌توان برای تولید فرزندان استفاده کرد. این کشف که روی موش‌ها به دست آمد، در نهایت می‌تواند به زوج‌هایی که از مشکلات باروری مردانه آسیب دیده‌اند، کمک کند تا باردار شوند.

همچنین، این گروه پژوهشی باور دارند که با درک بهتر فرآیندهای رشد جنین ممکن است مجموعه‌ای از بیماری‌های دیگر با استفاده از سلول‌های بنیادی درمان شوند، زیرا سلول‌های بنیادی، سلول‌های ویژه‌ای هستند زیرا پتانسیل تبدیل شدن به هر بافتی را در بدن دارند.

در آزمایش انجام‌شده، موش‌ها صاحب هفت فرزند شدند که یکی از بین رفت و ۶ موش دیگر مشکلات سلامتی داشتند و الگوهای رشد غیرطبیعی و مشکلات دیگری مانند مشکل در تنفس را نشان دادند.

پروفسور نیرنیا و همکارانش در این پژوهش، سلول‌های بنیادی جنین موش را که تنها چند روز از عمر آن می‌گذشت، برداشتند و این سلول‌ها را در آزمایشگاه پرورش دادند. آنها با استفاده از یک سیستم طبقه‌بندی تخصصی توانستند برخی از سلول‌های بنیادی را که به عنوان اسپرم شروع به رشد کرده بودند، جدا کنند.

آنها این سلول‌های اسپرم را که به سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونیال معروف هستند، در مراحل اولیه ترغیب کردند تا به سلول‌های اسپرم بالغ تبدیل شوند و سپس، برخی از این سلول‌ها را به تخمک موش ماده تزریق کردند. تخمک‌های بارورشده، رشد کردند و با موفقیت به موش‌های ماده پیوند زده شدند و هفت نوزاد تولید کردند.

پروفسور نیرنیا گفت: برای نخستین بار با استفاده از اسپرم مصنوعی، زندگی ایجاد کردیم. این پژوهش به ما کمک می‌کند تا بفهمیم مردان چگونه اسپرم تولید می‌کنند و چرا برخی از مردان قادر به انجام دادن این کار نیستند.

ساخت اسپرم انسان در آزمایشگاه

گزارشی که در  سال ۲۰۰۹ در مجله Stem Cells and Development به چاپ رسید، اعلام کرد که اسپرم انسان برای نخستین بار در آزمایشگاه ساخته‌ شده است و امکان دارد به کشف درمان جدیدی برای ناباروری مردان بیانجامد.

گاردین در این‌باره نوشت، این اسپرم در آزمایشگاهی در نیوکاسل از سلول‌های بنیادی جنینی پرورش داده شد. پروفسور نیرنیا و گروهش، روشی را برای پرورش اسپرم در مراحل اولیه از سلول‌های بنیادی جنینی انسان با استفاده از رتینوئیک اسید ابداع کردند که یک ماده مشتق‌شده از ویتامین A است. آنها دریافتند که حدود ۲۰ درصد از سلول‌ها، سلول‌های اسپرم و اسپرماتوگونی را در مراحل اولیه تولید می‌کنند و پس از کشت بیشتر ممکن است شاهد ادامه فرآیند تقسیم و تقسیم شدن تعدادی از سلول‌ها باشیم.

این پیشرفت زمانی اتفاق افتاد که برخی از سلول‌ها به رشد خود ادامه دادند و دمی دراز را پرورش دادند که باعث حرکت آنها و تشکیل سلول‌های اسپرم قابل تشخیص شد. پروفسور نیرنیا، این سلول‌ها را اسپرم کاملا بالغ و عملکردی توصیف کرد و آنها را اسپرم به دست‌آمده در شرایط برون‌تنی نامید.

وی در مورد نتایج این پژوهش گفت: این یک پیشرفت مهم است، زیرا به پژوهشگران امکان می‌دهد تا نحوه تشکیل شدن اسپرم را به طور دقیق بررسی کنند و به درک بهتری در مورد ناباروری مردان و علت آن برسند. این درک می‌تواند به ما کمک کند تا روش‌های جدیدی را برای کمک کردن به زوج‌هایی که از ناباروری رنج می‌برند، توسعه دهیم و به آنها کمک کنیم تا بتوانند فرزندی که از نظر ژنتیکی متعلق به خودشان است، داشته باشند. همچنین، این روش به دانشمندان امکان می‌دهد تا به بررسی این موضوع بپردازند که سلول‌های دخیل در تولیدمثل چگونه تحت تأثیر سموم قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، چرا پسران جوان مبتلا به سرطان خون که تحت شیمی‌درمانی قرار می‌گیرند، ممکن است به صورت مادام‌العمر نابارور شوند. پاسخ دادن به این پرسش‌ها احتمالا ما را به سوی یک راه‌حل سوق می‌دهد.

پروفسور نیرنیا که پیش از این، اسپرم موش‌ها را با استفاده از روش‌های مشابه ایجاد کرده بود، گفت: از چهار معیار استفاده کردیم تا بفهمیم که آیا سلول‌هایی که تولید می‌شوند، اسپرم هستند یا خیر. این معیارها عبارتند از: ۱. وجود پروتئین‌های مخصوص اسپرم که یکی از آنها در دم اسپرم قرار دارد و برای فعال کردن تقسیم تخمک بسیار مهم است؛ ۲. تجزیه و تحلیل کروموزوم که نشان داد اسپرم تولیدشده حاوی ۲۳ کروموزوم یا نیمی از مجموعه کروموزوم است که این معیار مخصوص سلول‌های اسپرم است؛ ۳. شکل اسپرم که دارای دم و سر است؛ ۴. حرکت اسپرم. ما به وضوح می‌توانستیم حرکت اسپرم را که با استفاده از دم صورت می‌گرفت، ببینیم.

البته نتایج این پژوهش با برخی انتقادها همراه بود. به عنوان مثال، "پروفسور رابین لاول بج" (Robin Lovell Badge) از موسسه پژوهش پزشکی شورای تحقیقات پزشکی (MRC) انگلیس گفت: نیرنیا و گروهش، به شواهد بیشتری در این زمینه نیاز دارند که نشان دهد، این اسپرم‌های پرورش‌یافته در شرایط آزمایشگاهی، طبیعی هستند یا خیر. در هر حال، هر گونه پیشرفتی توسط این گروه پژوهشی، بسیار خوب خواهد بود و در نهایت، برای پژوهش در مورد باروری مهم است؛ اگرچه قطعا هنوز درمان‌ ناباروری نیست.

پروفسور نیرنیا در پاسخ اعلام کرد که مقاله پژوهشی آنها، به وضوح "اثبات مفهوم" نامیده شده است؛ در نتیجه، پژوهش هنوز در مراحل اولیه است و به بررسی‌ و پژوهش‌های بیشتری نیاز است. وی افزود: ادعا نمی‌کنیم که این پژوهش کامل است، بلکه می‌گوییم اسپرم انسانی پیدا کرده‌ایم. این یافته‌ها به تولید انسان در یک ظرف آزمایشگاهی منجر نمی‌شوند، بلکه راهی برای بررسی علت نابارور بودن برخی افراد و دلایل آن هستند. درک بهتر ما در مورد آنچه در حال وقوع است، می‌تواند به ارائه راه‌های جدیدی برای درمان ناباروری بیانجامد.

کشف نشانگر جدیدی برای تشخیص سرطان پستان

در سال ۲۰۱۰ پروفسور نیرنیا در ادامه پژوهش‌های خود، یک نشانگر جدید را برای شناسایی سلول‌های بنیادی سرطان پستان کشف کرد. یافته‌های پژوهش او، این نشانگر جدید و مسیرهای سیگنال‌دهی موثر آن را به عنوان عوامل کلیدی تکثیر و بقای سلول‌های بنیادی سرطان پستان تعریف می‌کنند.

در مقاله این پژوهش که در مجله Cancer Research به چاپ رسید، آمده است: پژوهش در مورد سلول‌های بنیادی سرطان می‌تواند درک پاتوفیزیولوژی تومور را بهبود ببخشد و راهبردهای موثرتری را برای درمان سرطان شناسایی کند. در ارگانیسم‌های مختلف، پروتئین Piwil۲ در عملکردهای بسیاری از جمله خودترمیمی سلول‌های بنیادی، خاموش کردن آران‌ای و کنترل انتقال نقش دارد.

به گفته پژوهشگران این مطالعه، بیان اختصاصی پروتئین Piwil۲ سلول بنیادی در سرطان پستان ثبت شد. در بررسی روی بیماران مشخص شد که ۹۰ درصد از کارسینوم‌های مهاجم و ۸۱ درصد از کارسینوم‌های درجا، بالاترین بیان Piwil۲ را نشان می‌دهند. خاموش کردن Piwil۲ در سلول‌های سرطان پستان، بیان مبدلِ سیگنال و فعال‌کننده رونویسی را سرکوب می‌کند که کاهش آن به موازات کاهش تکثیر و بقای سلولی است. این یافته‌ها، پروتئین Piwil۲ و مسیرهای سیگنال‌دهی موثر آن را به عنوان عوامل کلیدی در تکثیر و بقای سلول‌های بنیادی سرطان پستان تعریف می‌کنند.

فعالیت در حوزه پزشکی فردمحور (شخصی‌سازی‌شده) و آکادمی بین‌المللی سلول‌های بنیادی

پروفسور نیرنیا در حال حاضر روی پروژه‌هایی در زمینه پزشکی فردمحور یا شخصی‌سازی‌شده کار می‌کند. وی بنیان‌گذار و رئیس "مرکز بین‌المللی پزشکی فردمحور دوسلدورف" آلمان (International Center for Personalized Medicine (P۷MEDICINE), Düsseldorf) است و شرکت او GENEOCELL است که بر فناوری سلول‌های بنیادی و سلول‌درمانی تمرکز دارند.

وی همچنین مدیر آکادمی بین‌المللی سلول‌های بنیادی (ISCA) است که در سال ۲۰۱۶ با تمرکز بر آموزش دانشمندان جدید در زمینه علوم سلول‌های بنیادی در سطح بین‌المللی تاسیس شد. این آکادمی، با دانش متنوع موسسات، سازمان‌های پژوهشی و متخصصان مختلف دانشگاه‌ها، مراکز درمانی و صنایع، در زمینه تحقیقات و کاربردهای سلول‌های بنیادی پشتیبانی می‌شود. از طریق این همکاری نزدیک و تخصص‌ها، برنامه‌های آموزشی عملی به صورت حرفه‌ای طراحی، سازمان‌دهی و ارائه می‌شوند.

آکادمی بین‌المللی سلول‌های بنیادی، دوره‌ها، کارگاه‌ها، سمینارها و برنامه‌های آموزشی مقاطع کارشناسی ارشد، دکتری و فلوشیپ را به دانشجویان، پزشکان و پرسنل دانشگاه و صنعت ارائه می‌دهد؛ علاوه بر این برنامه‌ها، برنامه‌های جداگانه‌ای را نیز برای آموزش و همچنین، مشاوره در مورد ایجاد سیستم‌های آزمایشگاهی، تحقیقات مشترک و برنامه‌های بالینی ارائه می‌کند؛ از دانشمندان، پزشکان و دانشجویان حرفه‌ای دعوت می‌کند تا به این گروه بپیوندند و از پیشرفت پژوهش‌ها در حوزه سلول‌های بنیادی و کاربردهای بالینی آن حمایت می‌کند.