درمان کم شنوایی با سلول های بنیادی

کم‌شنوایی یکی از شایع‌ترین اختلالات حسی در جهان است و میلیون‌ها نفر از آن رنج می برند. از آنجا که ابزارهایی مانند سمعک و کاشت حلزون، قادر به بازیابی کامل شنوایی طبیعی نیستند، ضرورت دستیابی به روش‌های درمانی نوین همواره مورد توجه محققین بوده است. در این میان، درمان با سلول‌های بنیادی به دلیل پتانسیل قابل توجه در بازسازی بافت‌ها، به عنوان یکی از گزینه های درمانی مطرح می باشد.

با توجه به محل آسیب در سیستم شنوایی، کم شنوایی را می توان به دو نوع انتقالی و حسی-عصبی تقسیم نمود. کم شنوایی انتقالی ناشی از اختلالات و آسیب دیدن پرده تمپان و گوش میانی است که انتقال صوت به گوش داخلی را تحت الشعاع قرار می دهند. در حالی که کم شنوایی حسی-عصبی معمولاً به دلیل آسیب در ساختارهای گوش داخلی یا عصب شنوایی ایجاد می‌شود. سلول‌های مویی و نورون‌های عصب شنوایی (گانگلیون مارپیچی) نقش کلیدی در انتقال سیگنال‌های صوتی دارند، اما در پستانداران این سلول‌ها پس از آسیب بازسازی نمی‌شوند. علل کم شنوایی حسی-عصبی شامل مواجهه با نویز، سالمندی، داروهای اتوتوکسیک، عوامل ژنتیکی، عفونت‌های باکتریایی و ویروسی، بیماری‌های ایمنی و اختلال در مایع اندولنف گوش داخلی (نظیر بیماری منییر) می‌باشد. در حال حاضر، تحریک تمایز سلول‌های بنیادی و جایگزینی سلول‌های مویی و نورون‌های آسیب‌دیده، به‌عنوان گزینه‌ای امیدبخش برای درمان کم‌شنوایی در حال بررسی است.

تنوع سلول‌های بنیادی در پزشکی بازسازی

سلول‌های بنیادی گروهی از سلول‌های تمایز نیافته هستند که می‌توانند خود را بازسازی کرده و در زمان‌های مختلف زندگی به یک یا چند نوع سلول تمایز یابند. بر اساس منشأ آنها، سلول‌های بنیادی می‌توانند به انواع مختلفی تقسیم شوند، مانند سلول‌های بنیادی جنینی (ESCs)، iPSCs، سلول‌های بنیادی بالغ یا somatic، و NSCs .

• سلول‌های بنیادی جنینی (ESCs) سلول‌های بنیادی پرتوان هستند که از توده سلولی داخلی بلاستوسیست‌ها که ۵-۶ روز پس از لقاح تشکیل می‌شوند، به دست می‌آیند. این سلول‌ها می‌توانند به سه لایه جنینی اکتودرم، مزودرم و اندودرم تمایز یابند.
• سلول‌های بنیادی پرتوان القا شده (IPSCs) از طریق برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های بالغ به سلول‌هایی شبیه به ESCs از طریق مداخله ژنتیکی یا شیمیایی تولید می‌شوند. این سلول‌ها مدل‌های مناسبی برای بررسی درمان بیماری‌ها، کشف داروها و پزشکی بازسازی هستند زیرا این سلول‌ها توانایی خود-تجدید و تمایز به انواع مختلف سلول‌ها را دارند. برای تبدیل سلول‌های بالغ به IPSC، آن‌ها با فاکتورهای رونویسی خاص تغذیه می‌شوند. علاوه بر این، برخی مواد شیمیایی یا عوامل محیطی نیز برای تحریک تولید IPSC‌ها استفاده شده‌اند.
• سلول‌های بنیادی بالغ یا somatic سلول‌های غیر تمایز یافته‌ای هستند که از بافت‌های مختلف بالغ گرفته می‌شوند و توانایی خود-تجدید و تمایز محدود دارند. سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs) رایج‌ترین نوع از این سلول‌ها هستند. از بین این‌ها، سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان توانایی تمایز محدود به سلول‌های استخوانی، غضروفی و چربی دارند. اگرچه ظرفیت تمایز آن‌ها محدود است، اما خواص ضد التهابی دارند و باعث تقویت بازسازی بافت می‌شوند.
• سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs) توانایی‌های شگفت‌انگیزی در خود-تجدید و تمایز دارند و به طور مداوم نورون‌ها و سلول‌های گلیال جدید تولید می‌کنند. این سلول‌ها نقش‌های حیاتی در توسعه جنینی و رشد پس از تولد دارند، به ویژه در مغز و نخاع، جایی که به حفظ هموستاز بافت عصبی و ظرفیت بازسازی کمک می‌کنند. سلول‌های NSC همچنین سلول‌های اصلی برای درمان با سلول‌های بنیادی عصبی هستند و می‌توانند با کاشت به بافت عصبی آسیب دیده، بازسازی عصب‌ها و بازیابی عملکرد را تحریک کنند. قابلیت‌های بالینی سلول‌های NSC برای درمان بیماری‌های عصبی به طور پیوسته در حال بررسی است.

درمان کم‌شنوایی با سلول‌های بنیادی

با توجه به توانایی سلول‌های بنیادی در تمایز به انواع مختلف سلول‌ها و ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده، این سلول‌ها ممکن است گزینه درمانی امیدوارکننده‌ای برای از دست دادن شنوایی ارائه دهند. تاکنون سلول‌های بنیادی جنینی (ESCs)، سلول‌های بنیادی پرتوان القا شده (iPSCs) و سلول‌های بنیادی بالغ (ASCs) برای درمان کم‌شنوایی مورد آزمایش قرار گرفته‌اند.

• سلول‌های بنیادی جنینی (ESCs) برای درمان کم‌شنوایی

مطالعات اخیر نشان داده‌اند که سلول‌های بنیادی جنینی انسانی (hESCs) می‌توانند در محیط آزمایشگاه به سلول‌های اپیتلیالی حسی حلزون گوش تمایز یابند که شامل سلول‌های مویی شنوایی هستند. علاوه بر این، این سلول‌ها، همچنین می‌توانند به سلول‌های پیش‌ساز عصبی گوش و سلول‌های شبیه به گانگلیون حلزونی تمایز یابند که می‌توانند برای مدت طولانی در محیط آزمایشگاهی زنده بمانند. سلول‌های پیش‌ساز به‌دست‌آمده از hESC که به ناحیه حلزونی در موش‌های اصلاح‌شده ژنتیکی پیوند زده شدند، زنده ماندند و به سلول‌های شبیه به سلول های مویی تمایز یافتند. این یافته‌ها نشان می‌دهند که hESCها می‌توانند یک درمان بالقوه برای کم‌شنوایی باشند اما همچنان نیاز به تحقیقات بیشتر دارند.

• سلول‌های بنیادی پرتوان القا شده (iPSCs) برای درمان کم شنوایی

اخیراً، iPSCها به‌عنوان درمان بیولوژیک بالقوه برای کم شنوایی شناخته شده‌اند.  iPSCهای به‌دست‌آمده از سلول‌های ادراری انسان که از اهداکنندگان سالم گرفته شده بودند، به سلول‌های مویی شنوایی تمایز یافتند که ویژگی‌های مورفولوژیکی و الکتروفیزیولوژیکی مشابه سلول‌های مویی شنوایی در گوش داخلی را داشتند. این سلول‌ها با سلول‌های عصبی حلزونی که به‌طور مشترک کشت داده شده بودند، اتصالات سیناپسی برقرار کردند. علاوه بر این، iPSCهای پیوند زده شده به محل ارگان کورتی در گوش داخلی مهاجرت کرده و به سلول‌های مویی شنوایی تمایز یافتند و ارتباط سیناپسی با سلول‌های عصبی حلزونی اصلی برقرار کردند. سلول‌های somatic  از بیماران با جهش‌های Myosin7a و Myosin15a نیز به iPSCها برنامه‌ریزی مجدد شدند و جهش‌ها با استفاده از تکنیک‌های ویرایش ژن اصلاح گردیدند. بازسازی عملکرد ژن در iPSCها باعث شد که سلول‌های مویی شنوایی تمایز یافته، مورفولوژی و عملکرد خود را بازیابی کنند. به‌علاوه، iPSCهای به‌دست‌آمده از سلول‌های پوستی بیماران با جهش‌های Connexin 26، که باعث کم شنوایی ارثی می‌شود، به سلول‌های پیش‌ساز عصبی شنوایی و سلول‌های پیش‌ساز سلول‌های مویی تمایز یافتند. این یافته‌ها دیدگاه‌های جدیدی ارائه می‌دهند و کاربردهای درمانی بالقوه iPSCها برای درمان کم‌شنوایی را برجسته می‌کنند.

• پتانسیل درمانی MSCها برای کم‌شنوایی

سلول‌های بنیادی جنینی (ESCs) و سلول‌های بنیادی پرتوان القا شده (iPSCs) می‌توانند به سلول‌های مویی شنوایی (HCs) در گوش داخلی تبدیل شوند، اما استفاده از آن‌ها در درمان مشکلات شنوایی محدود است زیرا ممکن است باعث ایجاد تومور شوند. یک روش جایگزین می‌تواند استفاده از سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSC) باشد. این سلول‌ها می‌توانند به سلول‌های مویی شنوایی تبدیل شوند و به درمان کم‌شنوایی کمک کنند. کم‌شنوایی انتقالی، مانند زمانی که پرده گوش پاره می‌شود یا عفونت‌های مکرر رخ می‌دهد، معمولاً با استفاده از سلول‌های بنیادی درمان می‌شود. در مدل‌های حیوانی، بافت های سلولی که از مواد مختلف مانند کلاژن و سلول‌های بنیادی ساخته شده‌اند، توانسته‌اند در ترمیم پرده تمپان موثر واقع شوند. این نشان می‌دهد که سلول‌های بنیادی می‌توانند برای بهبود شنوایی مؤثر باشند. سلول‌های بنیادی مزانشیمی همچنین می‌توانند از آسیب شنوایی جلوگیری کرده و به بهبود شنوایی کمک کنند. در واقع این سلول‌ها با ترشح مواد خاصی می‌توانند از آسیب ناشی از سر و صدای بلند جلوگیری کنند.

• سلول‌های بنیادی عصبی برای کم‌شنوایی

یکی دیگر از روش‌ها برای درمان کم‌شنوایی، استفاده از سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs) است. این سلول‌ها می‌توانند به سلول‌های مویی حلزون و نورون‌های عصب شنوایی تبدیل شوند. ترکیب سلول‌های بنیادی با نانومواد (مواد بسیار کوچک که می‌توانند به بافت‌های آسیب‌دیده برسند) می‌تواند به ترمیم گوش کمک کند. تحقیقات نشان داده‌اند که این ترکیب می‌تواند رشد سلول‌های جدید در گوش را تسریع کند و شنوایی را بازیابی کند. به طور کلی، استفاده از سلول‌های بنیادی و نانومواد می‌تواند آینده‌ای نویدبخش برای درمان کم‌شنوایی باشد.

 آزمایش‌های بالینی درمان سلولی برای کم شنوایی

اگرچه در چندین مطالعه سلولی و حیوانی، ایمنی و امکان‌پذیری درمان با سلول‌های بنیادی برای کم شنوایی اثبات شده، اما تعداد آزمایش‌های بالینی مبتنی بر سلول‌های بنیادی برای درمان کم شنوایی هنوز کم است. یکی از اختلالات ژنتیکی نادر که می‌تواند منجر به اختلالات چند ارگان و نقص‌های شناختی شود، کمبود آلفا مانوزیداز است. یک مطالعه بالینی نشان داد که پنج بیمار مبتلا به کمبود آلفا مانوزیداز پس از پیوند سلول‌های بنیادی خون‌ساز آلوژنیک به‌طور قابل توجهی علائم خود را بهبود دادند. سلول‌های خونی، سلول‌های عصبی و سلول‌های قلبی از سلول‌های بنیادی بند ناف قابل تمایز هستند. مطالعات نشان داده‌اند که پس از پیوند سلول‌های بنیادی از خون بند ناف خود فرد، عملکرد شنوایی در کودکان مبتلا به کم‌شنوایی حسی عصبی اکتسابی بازیابی می‌شود.

نتیجه گیری

در این مقاله وضعیت کنونی استفاده از سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs)، سلول‌های بنیادی جنینی (ESCs)، سلول‌های بنیادی پرتوان القا شده (iPSCs) و سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs) در درمان کم‌شنوایی بررسی شد. MSCها به‌راحتی در دسترس و قابل تکثیر هستند و به همین دلیل معمولاً بیشتر از سایر انواع سلول‌های بنیادی استفاده می‌شوند. ESCها و iPSC پتانسیل تمایز بالایی دارند، اما کاربرد بالینی آن‌ها به‌دلیل نگرانی‌های اخلاقی و ایمنی محدود است. سلول‌هایی که می‌توانند به سلول‌های مویی شنوایی (HC) و نورون‌های عصبی تمایز یابند، در حقیقت سلول‌های پیش‌ساز گوش داخلی هستند. اگرچه چندین مطالعه پیش بالینی و بالینی پتانسیل درمانی سلول‌های بنیادی در کم‌شنوایی را اثبات کرده‌اند، اما درمان با سلول‌های بنیادی محدودیت‌های قابل توجهی نیز دارد، از جمله مسائل ایمنی و امکان‌پذیری. به‌طور خاص، پیوند سلول‌های بنیادی با خطرات توموری شدن و رد پیوند ایمنی همراه است و روش‌های تحویل موجود برای سلول‌های بنیادی می‌توانند بر کارایی درمانی آن‌ها تاثیر بگذارند. علاوه بر این، مسائل اخلاقی نیز باید مورد توجه قرار گیرند. در آینده، منبع سلول‌های بنیادی، زمان و دوز سلول‌ها برای درمان بهینه خواهند شد و مواد بیولوژیکی برتر و روش‌های تحویل هدفمند بیشتری توسعه خواهند یافت. در کل، درمان با سلول‌های بنیادی یک راه عالی برای بازگرداندن حس شنوایی خواهد بود.

منبع

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10512725/pdf/fnins-17-1259889.pdf

Fang, Q. (2023). Stem cells as potential therapeutics for hearing loss. Frontiers in Neuroscience.