بررسی میزان ماندگاری و سمیت نقاط کوانتومی در سلول های cd133 جدا شده از خون بند ناف و سلول های بنیادی مزانشیمی جدا شده از مغز استخوان انسان

علی رغم پیشرفت های چشمگیری که در سال های اخیر در عرصه سلول درمانی صورت گرفته است، سوالات بسیاری از جمله نحوه توزیع سلول های پیوند شده و سازوکارهای دخیل در فرایند بهبود تا به امروز بی پاسخ مانده اند. از این روی تصویربرداری و ردیابی سلول ها در درون موجودات زنده به منظور فهم بهتر و ارزیابی دقیق تر اثرات پیوند سلولی امری ضروری به شمار می آید. یک روش تصویربرداری کارآمد ضمن آنکه باید دارای خواص فیزیکی و شیمیایی مناسبی باشد باید بتواند بدون مداخله در فرایندهای زیستی امکان تصویربرداری طولانی مدت از سلول های پیوند شده را نیز فراهم آورد. نقاط کوانتومی، نانوکریستال های معدنی با ویژگی های نوری و فیزیکی منحصر به فردی همچون محدوده تحریک پذیری گسترده، طیف تابشی کم پهنا و قابل تنظیم، نیمه عمر تابشی طولانی مدت، پایداری ویژه در برابر نور و درخشندگی بالا هستند. این مشخصات استثنایی، امکان یک رهگیری طولانی مدت، چند هدفه و حساس مانند تصویربرداری از کل جانور را توسط نقاط کوانتومی فراهم می آورد. با این حال خواص بیولوژیکی آنها به طور کامل شناسایی نشده است و مطالعه حاضر با هدف بررسی ماندگاری و سمیت نقاط کوانتومی در سلولهای واجد cd133 مشتق از خون بند ناف و همچنین سلولهای بنیادی مزانشیمی طراحی و اجرا شده است. در این مطالعه از نقاط کوانتومی متصل به پلی آرژنین با بار مثبت با سه سایز و طول موج تابشی مختلف 525، 585، 800 برای نشان دار کردن سلول ها استفاده شده و کارآمدی ورود و میزان ماندگاری آنها در سلول ها به طور کمی و کیفی با استفاده از تکنیک فلوسیتومتری و میکروسکوپ فلورسنت مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین از میکروسکوپ الکترونی گزاره برای بررسی سازوکارهای موثر در فرآیند ورود و جایگاه قرار گیری این نانوذرات استفاده شد. با رنگ آمیزی هم زمان سلول ها توسط نقاط کوانتومی و رنگ غشایی pkh تاثیر تقسیم سلولی در کاهش میزان نقاط کوانتومی در سلول های در حال تقسیم مورد ارزیابی قرار گرفته است. خروج احتمالی نقاط کوانتومی با هم کشتی سلول ها در شرایط آزمایشگاهی و پیوند به مدل حیوانی با ایجاد ضایعه نخاعی نشان داده شده است. از تمایز سلول های واجد cd133 به رده های خونی و تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به سلول های استخوانی و چربی برای بررسی امکان تداخل نانوذرات با عملکرد های طبیعی سلول استفاده شده است. برای ارزیابی مسمومیت سلولی از آزمون تراوش آنزیم لاکتات دهیدروژناز برای بررسی آسیب به غشا و روش tunel برای سنجش شکاف های dna استفاده گردید. نتایج به دست آمده نشان می دهد که میزان ورود نقاط کوانتومی متصل به پلی آرژنین با بار مثبت به داخل سلول با توجه به نوع سلول های مورد مطالعه متفاوت بوده و بهترین کارآمدی در ورود مربوط به سلول های بنیادی مزانشیمی است. با این حال میزان ماندگاری علاوه بر نوع سلول به اندازه ذره مورد مطالعه نیز بستگی داشت به گونه ای که نقاط کوانتومی 800 به عنوان بزرگترین نانو ذره مورد بررسی در این مطالعه در مقایسه با دو نانوذره دیگر از ماندگاری بهتری برخوردار بوده و همچنین نقاط کوانتومی در سلول های مزانشیمی در مقایسه با سلول های واجد cd133 ماندگاری بیشتری دارند. علت این اختلافات می تواند به دلیل سازوکارهای متفاوت فرایندهای ورود و نحوه جایگیری نانوذرات در داخل سلول ها با توجه به نوع نانوذره و نوع سلول باشد. تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی از سلول های مزانشیمی نشان می دهد که دو فرایند ماکروپینوسیتوز و اندوسیتوز وابسته به رفت های لیپیدی در ورود نقاط کوانتومی متصل به پلی آرژنین دخالت داشته و اغلب این نانو ذرات در وزیکول های اندوزومی و سیتوپلاسم تجمع پیدا می کنند. به رغم وجود کارایی بالا در ورود، ماندگاری مناسبی از نقاط کوانتومی در سلول ها مشاهده نشد و باتوجه به نوع سلول و اندازه نانوذره زمان خروج از 24 ساعت تا 30 روز متفاوت بود. به نظر می رسد که خروج نانو ذرات در سلول های واجد cd133 عمدتا به واسطه پدیده shedding صورت می پذیرد. داده های به دست آمده از رنگ pkh نشان داد که تفاوت در میزان تقسیم باعث ماندگاری بیشتر نانوذرات در سلول هایی با تقسیمات کمترمی شود. یافته های حاصل از هم کشتی و پیوند سلول های نشان دار شده در مدل حیوانی نشان می دهد که نانوذرات قادرند از سلول ها خارج شده و مجددا وارد سایر سلول ها شوند. نقاط کوانتومی در غلظت 10 نانومولار بدون توجه به نوع نانوذره و یا سلول تداخلی با روند تمایزی سلول ها نداشته و اثری از مسمومیت سلولی در یک بازه زمانی 96 ساعته در هیچ یک از سلول ها مشاهده نشد. در کل نتایج به دست از مطالعه حاضر نشان می دهد که هرچند نقاط کوانتومی متصل به پلی آرژنین با بار مثبت می توانند با بازده بالایی وارد سلول های بنیادی واجد cd133 و مزانشیمی شوند ولی از ماندگاری مناسبی برخوردار نیستند. این نانو ذرات قادرند از سلول های نشان دار شده خارج و وارد سایر سلول ها شوند. با این حال نقاط کوانتومی خواص فیزیکی منحصر به فردی داشته و تداخلی با فعالیت های طبیعی سلول ندارند. بنابراین به نظر می رسد که استفاده از سازوکارهای بهبود یافته در روند ورود، توانایی این نانو ذرات را در فرایند ردیابی و تصویر برداری سلول های بنیادی افزایش دهد.