ملخص العوامل البروتينية المشاركة في زراعة الخلايا الجذعية المكونة للدم

المصدر: T&L Biotechnology تاريخ الإصدار: 2023-07-13

مقدمة
في السنوات الأخيرة، الخلايا الجذعيةازداد استخدام الخلايا الجذعية في التطبيقات السريرية. ومع ذلك، فإن نسبة وكمية الخلايا الجذعية في جسم الإنسان منخفضة للغاية، مما لا يلبي الاحتياجات السريرية. لذلك، ازدادت أهمية توسيع الخلايا الجذعية وزراعتها في المختبر. لأسباب أخلاقية وتكنولوجية، لا يزال علاج الخلايا الجذعية يواجه العديد من التحديات. تتميز العلامات السطحية للخلايا الجذعية/السلفية المكونة للدم والسلالات المختلفة لخلايا الدم بوضوح نسبي، ويمكن تحديد الخصائص الظاهرية للخلايا كميًا وفصلها، ويمكن أن تكون وظائفها حرة نسبيًا، دون الحاجة إلى عمليات لاحقة معقدة مثل "السقالات البيولوجية" لزراعة الأعصاب والأوعية الدموية والجراحة. لذلك، يُعد هذا النموذج الأمثل لتوسيع الخلايا الجذعية وتمايزها، كما أنه مناسب للاستخدام السريري المباشر.
تتميز الخلايا الجذعية المكونة للدم بقدرة عالية على التجدد الذاتي وإمكانات تمايز متعددة. يمكنها إنتاج جميع خلايا الدم الناضجة، مثل خلايا الدم الحمراء والبيضاء والصفائح الدموية واللمفاويات، كما يمكنها إعادة بناء نظام الدم بأكمله. يتطلب توسيع الخلايا الجذعية المكونة للدم في المختبر الحفاظ على قدرتها على التجدد الذاتي مع منع تمايزها في الوقت نفسه، مما يجعلها تقنية بالغة الصعوبة. في السنوات الأخيرة، أظهرت العديد من التجارب أن تمايز الخلايا الجذعية المكونة للدم يعتمد على السيتوكينات. سنلخص بإيجاز العوامل وتأثيراتها المستخدمة في زراعة الخلايا الجذعية المكونة للدم.

عامل الخلايا الجذعية (SCF)
عامل الخلايا الجذعية (SCF) هو عامل يعمل عن طريق تثبيت مستقبل التيروزين c-Kit والتعبير عنه على سطح جميع الخلايا الجذعية المكونة للدم. يؤدي خلل التعبير عن c-Kit إلى انخفاض عدد توسع الخلايا الجذعية المكونة للدم. حاليًا، تحتوي جميع تركيبات السيتوكينات المستخدمة تقريبًا في تجارب زراعة الخلايا الجذعية المكونة للدم على SCF. بالإضافة إلى ذلك، ينتمي كل من SCF وFL3 إلى عائلة مستقبلات التيروزين كيناز TKR، والتي لها تأثير تآزري على توسع الخلايا المكونة للدم البدائية. من خلال ارتباطه بمستقبل محدد TKR، ينقل SCF إشارات إلى الخلايا، مما يبدأ الانقسام المبكر وتوسع الخلايا السلفية، مما يسمح للخلايا بالبدء في التوسع ويثبط موت الخلايا المبرمج بعد إكمال مرحلة G0.

الثرومبوبويتينتي بي أو)
كان يُعتقد في البداية أن TPO عامل نمو خاص للخلايا النواءية، وينتمي إلى فئة السيتوكينات ذات التأثير الخاص التي تحافظ على تمدد وتمايز ونضج وانقسام وتكوين الصفائح الدموية الوظيفية في الخلايا النواءية. وهو العامل المفضل لتمدد الخلايا النواءية. في السنوات الأخيرة، أكدت التجارب أن TPO يلعب دورًا مهمًا في تعزيز تمدد الخلايا الجذعية المكونة للدم في الدراسات المختبرية، وعند دمجه مع سيتوكينات أخرى، يمكنه زيادة العدد الإجمالي لوحدات تكوين المستعمرات وزيادة طية تمدد الخلايا الجذعية CD34+. وخاصةً في تركيبات FL3، يمكنه الحفاظ على النمو والتمدد طويل الأمد للخلايا الجذعية CD34+ في دم الحبل السري.

إنترلوكين-3 (IL-3)
إنترلوكين-3 (IL-3)، المعروف أيضًا باسم ماسالخلايا التائية عامل النمو، هو سيتوكين متعدد التأثيرات، تُنتجه بشكل رئيسي الخلايا الليمفاوية التائية المُنشَّطة، ويُمكنه تحفيز تكاثر وتمايز الخلايا الجذعية متعددة القدرات والخلايا السلفية المختلفة ذات التوجه السلالي. بعد أن يُحفِّز الإنترلوكين-3 ثنائيات مستقبلات سطح الخلايا الجذعية، يُمكنه الارتباط بالعديد من بروتينات نقل الإشارة، مثل مسار محول إشارة جانوس كيناز والمنشط النسخي (JAK/STAT)، مما يُحفِّز تدفق الإشارة المُخفَّض ويُشارك في تنظيم توسع الخلايا الجذعية. كما يُمكن للإنترلوكين-3 تنشيط مسار الكيناز المُنظَّم للإشارة خارج الخلية (ERK) ومسار ناقل أمين سي-جون (JNK)، مما يُحفِّز نمو الخلايا الجذعية وتوسعها وبقائها.

إنترلوكين-6 (IL-6)
IL-6 هو سيتوكين متعدد الاتجاهات، يلعب دورًا هامًا في دفاع الجسم من خلال تنظيم الاستجابات المناعية والالتهابية. يُنتج IL-6 بواسطة الخلايا التائية، والوحيدات، والأرومات الليفية، والخلايا البطانية، والخلايا الكيراتينية، وله وظائف بيولوجية متعددة. فهو يُعزز تمايز الخلايا البائية وإنتاج الأجسام المضادة، ويلعب IL-3 دورًا تآزريًا في نمو الخلايا النواءية وإنتاج الصفائح الدموية، ويحفز التعبير عن بروتينات الطور الحاد في الكبد، وينظم استقلاب العظام. ينقل IL-6 الإشارات عبر نظام مستقبلات IL-6، المكون من سلسلتين: IL-6Rα وgp130. يُعد STAT3 الجزيء الحاسم في الحفاظ على حالة عدم التمايز للخلايا الجذعية الجنينية، بينما يُعد IL-6 المحفز الأولي لمسار إشارات JAK/STAT3.

ربيطة LFLT3 (FL)
ربيطة FLT3 هي عامل نمو يُنظّم توسع الخلايا المكونة للدم في مراحله المبكرة. ترتبط ربيطة FLT3 بالخلايا المُعبّرة عن مستقبل كيناز التيروزين FLT3. لا تُحفّز ربيطة FLT3 نفسها توسع الخلايا المكونة للدم في مراحله المبكرة، بل تُحفّز نموها وتمايزها بشكل تآزري مع عوامل CSF الأخرى والإنترلوكينات. على عكس عامل الخلايا الجذعية، لا يُؤثّر ربيطة FLT3 على الخلايا البدينة. تمّ تحديد أنواع فرعية متعددة من ربيطة FLT3. يرتكز الشكل الحيوي الرئيسي على سطح الخلية كمجال خارج خلوي للبروتين عبر الغشائي (209أ). يُمكن للبروتينات أن تُشَقّ المتماكب المرتبط بالغشاء لتوليد متماكب قابل للذوبان ونشط بيولوجيًا.

FMS-عرق السوس الصيني 3
ينقل إنزيم كيناز التيروزين كيناز 3 (FL3) المُعبَّر عنه بكثافة في خلايا CD34+CD38dim إشارات إلى الخلية عبر الارتباط بمستقبلاتها النشطة لتيروزين كيناز (TKRs). يؤثر FL3 على خلايا HSC/HPC، ويمارس تنظيمًا لتكوين الدم عبر الارتباط بـ TKR على سطح الخلية. كما يُعد FL3 عاملًا مهمًا جدًا في تحفيز الخلايا السلفية المبكرة، وله تأثير مُعزِّز كبير على توسع خلايا HSC/HPC في المختبر. ويمكنه منع الخلايا الجذعية CD34+ من التمايز التدريجي واستنزاف خلايا HPC أثناء التوسع في المختبر.

عامل النمو المحول-β
عامل النمو المحول β، تُصدر الأنواع الفرعية من الثدييات (β1، β2، وβ3) إشارات من خلال المستقبل نفسه، مما يُسبب استجابات بيولوجية متشابهة. وهي عبارة عن سيتوكينات متعددة الوظائف تُنظم توسع الخلايا ونموها وتمايزها وحركتها، بالإضافة إلى تخليق وترسيب المصفوفة خارج الخلوية. يُنتج عامل النمو المحول β (TGF-β) بواسطة خلايا سدى نخاع العظم. وهو يمنع الخلايا الجذعية المكونة للدم (HSC/HPC) المبكرة من دخول الطور S، مما يؤدي إلى دخول معظم الخلايا الجذعية المكونة للدم (HSC/HPC) في الطور G0.

بروتين التهاب البلاعم-1 ألفا
بروتين التهاب البلاعم-1β (MIP-1β) هو مضاد طبيعي لـ MIP-1α، ويمكن أن يُخفف من التأثير المثبط لـ MIP-1α على الخلايا الجذعية المكونة للدم/الخلايا اللمفاوية البشرية (HPC) المبكرة، ويمنع عودة الخلايا الجذعية المكونة للدم إلى حالة الخمول.

ص38
P38، باعتباره جزيئًا إشاريًا ينتمي إلى عائلة بروتين كيناز المنشط بالميتوجين (MAPK)، يثبط توسع الخلايا الجذعية المكونة للدم في المختبر في ظل ظروف الأكسجين الطبيعي. وقد أظهرت التجارب أنه عند إضافة الخلايا الجذعية المكونة للدم إلى أوساط زراعة خالية من المصل تحتوي على TPO وSCF وFL3، يُنشّط الإجهاد التأكسدي بروتيني p38 وp16، مما يؤدي إلى انخفاض ملحوظ في عدد الخلايا الجذعية المكونة للدم لدى الفئران.

عامل تحفيز مستعمرات الحبيبات البلعمية (GM-CSF)
عامل تحفيز مستعمرات الخلايا البلعمية المحببة هو دواء يُستخدم سريريًا لعلاج أسباب مختلفة لنقص الكريات البيض أو قلة المحببات. عامل تحفيز مستعمرات الخلايا البلعمية المحببة (GM-CSF) هو العامل المُحفِّز للخلايا حاليًا، والذي لا يزيد فقط من عدد الخلايا الجذعية المكونة للدم في الدم المحيطي، بل يُساعد أيضًا في وظائف القلب وغيرها.

عامل تحفيز مستعمرات الخلايا المحببة (G-CSF)
تشمل تأثيرات عوامل تحفيز مستعمرات الخلايا المحببة عمومًا عرض المستضد، وتعزيز وظيفة الخلايا البلعمية، وتحفيز توسع الخلايا الجذعية المكونة للدم. يُعد عامل تحفيز مستعمرات الخلايا المحببة عاملًا فعالًا لتعبئة الخلايا الجذعية لنخاع العظم، حيث يمكنه تحفيز توسع الخلايا الجذعية الذاتية لنخاع العظم ونقلها من نخاع العظم إلى الدم المحيطي.

إريثروبويتين (EPO)
الإريثروبويتين (EPO) هو العامل التحفيزي الرئيسي في تمايز خلايا الدم، والذي يمكن أن يعزز تمايز الخلايا الجذعية المكونة للدم إلى خلايا الدم الحمراء البدائية، وتسريع انقسام وتوسع خلايا الدم الحمراء الشابة، وتعزيز تخليق الهيموجلوبين، ويلعب أيضًا دورًا مهمًا في دراسة تمايز خلايا الدم الحمراء.
تتميز الخلايا الجذعية المكونة للدم بقدرتها على التجدد الذاتي والتمايز متعدد الاتجاهات. ويؤثر تضافر العوامل المختلفة على نمو الخلايا الجذعية المكونة للدم بشكل متفاوت. ويمكن لاستخدام الخلايا الجذعية المكونة للدم أن يحفز إنتاج خلايا متعددة بشكل انتقائي، مما يوفر بلا شك أفكارًا جديدة لنمو الخلايا القاتلة الطبيعية. في الوقت الحالي، يمكن تحفيز الخلايا القاتلة الطبيعية من الخلايا الجذعية الجنينية والخلايا الجذعية متعددة القدرات المحفزة، ولكن يجب تحويل كل من الخلايا الجذعية الجنينية والخلايا الجذعية متعددة القدرات المستحثة إلى خلايا جذعية مكونة للدم قبل أن تتمايز إلى خلايا قاتلة طبيعية. لذلك، تلعب الخلايا الجذعية المكونة للدم دوراً أساسياً في هذه العملية. تتمثل مزايا الخلايا القاتلة الطبيعية المشتقة من الخلايا الجذعية في إمكانية استخدامها عند الطلب، وتجانسها القوي، وانخفاض إطلاق السيتوكينات، ونشاطها القاتل القوي. لذلك، لا يزال هناك حماس كبير لاستكشاف الخلايا القاتلة الطبيعية المشتقة من الخلايا الجذعية في السوق. توجد دراسات تتناول تحفيز الخلايا الجذعية إلى خلايا قاتلة طبيعية. ونركز بشكل رئيسي على العوامل المذكورة في هذه الدراسات.

1. الخلايا القاتلة الطبيعية المشتقة من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية

نُقلت الخلايا الجذعية ذات النخاع العظمي (HESCs) إلى مزرعة مشتركة مع سلالة خلايا نخاع عظم الفئران M210-B4 في وسط يحتوي على RPMI 1640، و15% من مصل جنين بقري مُحدد، و2 ملي مولار من L-glutamine، و1% من الأحماض الأمينية غير الأساسية، و1% من البنسلين/ستربتوميوسين، و0.1 ملي مولار من ميركابتوإيثانول، مع تغيير الوسط كل يومين إلى ثلاثة أيام كما هو موضح سابقًا. بعد 17 إلى 20 يومًا، حُضّر مُعلق خلية واحدة، وعُزلت خلايا CD34+CD45+، كما هو موضح سابقًا. نُقلت الخلايا المعزولة إلى مزرعة مشتركة ثانية مع سلالة الخلايا الجذعية المشتقة من كبد الجنين الفأري AFT024 في وسط يحتوي على خليط بنسبة 1:2 من وسط Dulbecco المعدل Eagle/Ham F12، و20% من مصل بشري مُعطل حرارياً AB، و2 ملي مولار من L-glutamine، و1% من البنسلين/الستربتوميوسين، و5 نانوغرام/مل من سيلينيت الصوديوم، و50 ميكرومولار من الإيثانولامين، و25 ميكرومولار من ميركابتوإيثانول، و20 ملغ/مل من حمض الأسكوربيك، وإنترلوكين-3، وعامل الخلايا الجذعية، وIL-15، وربيطة تيروزين كيناز 3 الشبيهة بـ Fms، وIL-7. غُذيت الخلايا بوسط جديد بنصف تغييرات وسطية كل 5 إلى 6 أيام. بعد 30 إلى 35 يوماً في المزرعة، جُمعت الخلايا، وصُفِّيت من خلال مرشح 70 ميكرومتر، واستُخدمت لمزيد من التحليل.

2. الخلايا القاتلة الطبيعية المشتقة من الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات

حصدنا خلايا بعمر يتراوح بين 18 و21 يومًا لإثراء الخلايا السلفية CD34+ وCD45+. وُضعت مائة ألف خلية CD34+ وCD45+ على سدى EL08-1D2 مع 1 مل من السيتوكينات المحفزة للخلايا القاتلة الطبيعية (IL-3، IL7، IL-15، عامل الخلايا الجذعية، وربيطة مستقبل تيروزين كيناز-3 الشبيهة بـ fms). حُثّت مزارع الخلايا القاتلة الطبيعية بـ 0.5 مل من وسط يحتوي على السيتوكين كل 4-5 أيام. قيست الخلايا القاتلة الطبيعية الناضجة بعد 28-35 يومًا من الزراعة على EL08-1D2.

السيتوكينات وعوامل النمو المرتبطة بالخلايا الجذعية T&L

حول T&L
شركة T&L للتكنولوجيا الحيوية المحدودة، التي تأسست عام ٢٠١١، تُركز على البحث والتطوير للمواد الخام والكواشف المُصنّعة وفقًا لممارسات التصنيع الجيدة (GMP) المستخدمة في العلاج الخلوي والجينيّ. نلتزم بتوفير منتجات وخدمات موثوقة لعلوم الحياة.