بررسی تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی مشتق شده از مغز استخوان انسان به سلولهای استخوانی با استفاده از کوچک مولکولها در سیستم کشت استاتیک و دینامیک

بدن انسان به طور خود به خود قادر به ترمیم ضایعات استخوانی کوچک است؛ لیکن معایب استخوانی بزرگ بدون مداخلات پزشکی قادر به ترمیم نیست. تلاشهای صورت گرفته در جهت رفع این نقائص، منجر به پایه گذاری علم نوین مهندسی بافت شده است. این علم با بهره گیری از سلول؛ عوامل القایی و داربست به ساخت سازه های استخوانی جهت ترمیم ضایعات می پردازد. سلولهای بنیادی مزانشیمی با خصوصیت خودنوزایی و تمایزی خود از یک طرف و کوچک مولکولها به عنوان ترکیبات شیمیایی کارآمد، ابزار مناسبی جهت القای تمایز به استخوان به شمارمی آیند. به علاوه؛ نکته ای که در ساخت یک سازه استخوانی حائز اهمیت است، پراکندگی هموژن سلولهای درون سازه و فراهم آوردن محیط فیزیکی مشابه بافت طبیعی استخوان است. سیستم کشت دینامیک با استفاده از بیوراکتور پرفیوژن علاوه بر ساخت یک سازه سلولی هموژن، با القای نیروهای مکانیکی مناسب، محیطی مشابه با کنام طبیعی سلولهای استخوان ایجادکرده و تمایز سلولهای درون سازه را تقویت کند. هدف از مطالعه حاضر، بررسی تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی مشتق شده از مغز استخوان انسان به سلولهای استخوانی با استفاده از کوچک مولکولها در سیستم کشت استاتیک و دینامیک بود. در فاز نخست ، تلاش کردیم تا به ارزیابی غلظت مناسب و مدّت زمان اثر کوچک مولکول های سیرولیموس و پورمورفامین در افزایش روند تمایز به استخوان سلولهای بنیادی مزانشیمی انسانی مشتق از مغز استخوان ، در سیستم کشت استاتیک بپردازیم. بدین منظور، فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز(alp)، میزان مواد معدنی و بیان ژنهای استخوانی مورد بررسی قرار گرفت. در طی مطالعه in vivo ، سازه سلولی کلسیم فسفاتی به زیرپوست رت پیوند زده شد و هر روز با دوز مناسب از کوچک مولکول منتخب از مرحله نخست آزمایش ، تیمار گردید. نتایج با استفاده از real- time pcr و رنگ آمیزی بافتی مورد ارزیابی قرارگرفت. در فاز سوم ،سلولها با استفاده از بیوراکتور پرفیوژن درون داربست کلاژنی کشت داده شده و روند تمایز طی 21 روز در حضور کوچک مولکول منتخب بررسی شد. جهت ارزیابی نتایج از تکنیکهای فلوسایتومتری، رنگ آمیزی بافتی و real-time pcr استفاده گردید. نتایج نشان داد که سیرولیموس در غلظت های 1، 10و 100 نانومولار، طی مراحل میانی تمایز، فعالیت alp را مهار کرده و نهایتاً ترشح مواد معدنی توسط سلوها را در مراحل میانی و نهایی دوره تمایز در سیستم کشت استاتیک به تعویق می اندازد؛ برعکس پورمورفامین موجب افزایش فعالیت alp طی مراحل اولیه و میانی تمایز می شود و فاقد اثر کاهنده بر روند مینرالیزیشن است. افزایش بیان runx-2 و osteocalcin با حضور پورمورفامین (3 میکرومولار) در سیستم in vitro و افزایش بیان alp در in vivo، تایید کننده اثر مثبت این کوچک مولکول بر استخوان سازی است. نتایج فاز دوم نشان داد که سیستم دینامیک موجب افزایش تعداد سلول های استخوانی -oc+/alp-, oc+/stro-1 در حضور پورمورفامین در انتهای دوره تمایز می شود. نتایج حاکی از آن است که سیرولیموس اثر مهاری بر تمایز به استخوان سلولهای بنیادی مزانشیمی انسان ایفا می کند؛ در حالیکه پورمورفامین تمایز به استخوان را در این سلولها تقویت می نماید. به علاوه، شرایط فیزیکی محیط کشت بر پتانسیل القاکنندگی پورمورفامین در تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی به سلولهای استخوانی تاثیر می گذارد.