داربست آسلولار چیست؟ روش تولید داربست آسلولار

مقدمه‌ای بر داربست آسلولار

تفاوت بین داربست های طبیعی و سنتزی چیست؟

داربست های سنتزی بر پایه پلیمر های آلی تولید شده و عموماً ترکیباتی هستند که برای چسبیدن و رشد سلول بهینه شده‌اند. اما داربست های طبیعی، به شکل کاملاً مستقیم از موجودات زنده گرفته می شوند. این داربست ها ممکن است شامل ماتریکس خارج سلولی (ECM) بوده و با روش آسلولار کردن، حاصل شوند. همچنین ممکن است عصاره پودر شده ماتریکس خارج سلولی باشند و به همان شکل پودری یا همراه با حلال استفاده شوند.

باید توجه داشت که داربست های سنتزی هنوز دور از حالت ایده آل خود هستند چرا که گران قیمت بوده، سیستم ایمنی را تحریک کرده و در زمان تخریب موجب تولید مواد سمی می شوند. لذا امروزه بسیاری از محققان از پتانسیل داربست های طبیعی استفاده کرده و در حوزه مهندسی بافت از این داربست ها استفاده می کنند.

داربست آسلولار

داربست های آسلولار، همان بافت ECM هستند که طی فرآیند های ویژه‌ای سلول زدایی می شوند و فقط رشته های ساختاری ماتریکس خارج سلولی باقی می ماند. بخش عمده پاسخ ایمنی در پیوند، حضور آنتی ژن های سطحی سلولی می باشد.

با توجه به اینکه در بافت آسلولار، کل سلول ها شسته شده و استخراج می شوند، احتمال رد پیوند و التهاب به شدت کاهش پیدا می کند. همچنین ECM داربست آسلولار، به عنوان بافتی که قبلا محل حضور سلول ها بوده و همچون یک داربست دارای خلل و فرج زیادی می باشد، فضای بسیار مناسبی را برای رشد سلول بوجود می آورد.

ساختار ماتریکس خارج سلولی

ماتریکس خارج سلولی در بافت های مختلف بسیار متفاوت است. برخی از بافت ها مانند خون ماتریکس خارج سلولی مایع دارند اما از طرفی برخی بافت ها مانند استخوان یک ساختار خارج سلول بسیار مستحکم دارند. لذا به نوعی می توان گفت شناخت ECM مهمترین نکته در سلول زدایی و تولید داربست آسلولار می باشد. ابتدا باید ترکیباتی که می توانند در ECM حضور داشته باشند را شناسایی کرده و سپس در نظر گرفت که بافت مورد نظر ما چه سهمی از مواد مختلف را در فضای خارج سلولی خود دارد.

کلاژن مهمترین ترکیب حاضر در بافت های مختلف پستانداران بوده و 30 درصد از کل پروتئین بدن انسان را شامل می شود. تنوع کلاژن ها بسیار زیاد بوده و تا کنون بیش از 20 نوع کلاژن شناسایی شده است اما کلاژن هایی که بیشترین حضور را در بدن دارند، شامل کلاژن های تایپ 1، 2 و 3 می باشد. کلاژن ها از 3 زنجیره پپتیدی بزرگ تشکیل شده‌اند که به شکل مارپیچی دور هم پیچیده‌اند.

الاستین دیگر پروتئین ساختاری فراوان در بسیاری از بافت ها با خاصیت الاستیکی بالا می باشد. در بافت هایی مثل ریه ها، عروق و پوست یافت شده و خاصیت کشسانی بالای این بافت ها بخاطر حضور الاستین می باشد. در هر صورت حضور این ساختار بیشتر برای تحمل فشار های داخلی و خارجی می باشد.

موارد بعدی گلیکو پروتئین و پروتئوگلیکان ها می باشند که عموماً می توان آن ها را (مخصوصاً پروتئوگلیکان ها) به عنوان اتصال دهنده اصلی بین اینتگرین های سلولی و ECM شناسایی کرد. این ترکیبات پروتئین هایی هستند که واحد های قندی نیز به آن ها اضافه شده است. از گلیکو پروتئین های مختلف می توان به لامینین، فیبرونکتین، ترومبوسپوندین و تناسین اشاره کرد.

در نهایت خود اینتگرین های سلول که گیرنده های هترودایمری با 24 نوع در ECM قرار گرفته اند. اینتگرین ها بیشتر از نقش ساختاری، نقش عملکردی داشته و در انتقال اطلاعات و پیام های بین سلولی فعالیت می کنند. اینتگرین های سلولی توانایی تحریک سیستم ایمنی را داشته و در مسیر آسلولار کردن بافت باید به خوبی از بین بروند.

تولید داربست آسلولار (Tissue Decellularization)

تولید داربست آسلولار شامل مراحل بافت گیری، برش دهی و سلولز دایی می باشد. ابتدا باید بافت به میزان کافی استخراج شود. باید توجه داشت که این بافت نباید در اثر فشار های فیزیکی هنگام نمونه برداری، دچار آسیب شده و ساختار آن دستخوش تغییرات قرار نگیرد. بعد از برداشت بافت، شست و شوی مناسب با سرم سالین یا بافر فسفات سالین باید انجام شود تا خون بافت به خوبی شسته شود. سپس بافت در اندازه های مورد نیاز برش خورده و مجددا شست و شو داده می شود. در نهایت بافت وارد پروسه سلول زدایی می شود.

پروسه سلول زدایی با 3 روش فیزیکی، شیمیایی و آنزیمی انجام می شود. هریک از روش ها مزیت ها و معایب خود را دارند و بهترین روش، روشی است که از هر 3 مسیر استفاده کرده و روش هایی انتخاب می شوند که کمترین آسیب را به ساختار ECM بافت بزنند. در تولید داربست آسلولار آن چه که حائز اهمیت است، شست و شوی کامل سلولی و وارد نمودن کمترین آسیب به ECM می باشد.

در Tissue Decellularization به روش فیزیکی می توان به انجماد و ذوب سریع، اعمال نیرو های مکانیکی خارجی با امواج صوتی یا دستگاه فشار و کشش اشاره نمود. باید توجه داشت که اکثر روش های فیزیکی علاوه بر ساختار سلول ها به ساختار ECM هم آسیب زده و بافت آسلولار شده کیفیت مناسبی نخواهد داشت. شاید بتوان گفت در این سیستم فقط روش انجماد و ذوب بتواند مناسب شکسته شدن ساختار های سلولی باشد.

در سیستم تولید داربست آسلولار با روش های شیمیایی از ترکیبات مختلفی مانند اسید و باز، شوینده های یونی و شوینده های غیر یونی استفاده می شود. شست و شو و تیمار بافت با اسید و باز باعث انحلال سیتوپلاسم و اجزای آن و همچنین شکسته شدن و تخریب شدن اسید های نوکلئیک می گردد. اسید های مورد استفاده مانند استیک اسید، اسید هیدروکلریدریک، سولفوریک اسید، و باز آلی پرکاربرد مانند آمونیوم هیدروکسید می باشد. همچنین شوینده های یونی و غیریونی به ترتیب مانند سدیم دودسیل سولفات و تریتون X100 می باشند.

در تولید داربست آسلولار به روش هضم آنزیمی، آنزیم هایی با اختصاصیت بالا مانند تریپسین، DNase و … استفاده می شود. مزیت اصلی روش آنزیمی، عدم آسیب به ماتریکس خارج سلولی می باشد. همچنین یکی از عواملی که در داربست های آسلولار باعث پس زده شدن پیوند می شود، اتصال محکم DNA به ECM می باشد که در روش آنزیمی با استفاده از اندونوکلئاز ها و اگزونوکلئاز ها می توان اثرات سوء اسید های نوکلیک را به شکل کامل از بین برد.

مطالب مرتبط:

• کارآموزی مهندسی بافت و پزشکی بازساختی
• پزشکی بازساختی و کاربردهای آن
• آشنایی با انواع سلول های بنیادی و خاستگاه آن‌ها

نویسنده: مسعود سلطانی حلوائی