سلول های بنیادی چیست و چه کار می کنند؟

تصویر: سلول های بنیادی می توانند قبل از تمایز به هر نوع سلولی تبدیل شوند.
 
سلول های بدن اهداف خاصی دارند، اما سلول های بنیادی سلول هایی هستند که هنوز نقش خاصی ندارند و تقریباً می توانند به هر سلولی که مورد نیاز است تبدیل شوند.
 
سلول های بنیادی سلول های تمایز نیافته ای هستند که می توانند به سلول های خاصی تبدیل شوند، زیرا بدن به آنها نیاز دارد.
 
دانشمندان و پزشکان به سلول های بنیادی علاقه مند هستند زیرا آنها به توضیح نحوه عملکرد برخی از وظایف بدن و نحوه کار آنها در این رابطه در برخی موارد کمک می کنند.
 
سلول های بنیادی همچنین برای درمان برخی بیماری ها که در حال حاضر درمانی ندارند، نویدبخش هستند.
 

منابع سلول های بنیادی

سلول های بنیادی از دو منبع اصلی نشأت می گیرند: بافت های بدن بزرگ سالان و جنین. دانشمندان همچنین با استفاده از تکنیک های "برنامه ریزی مجدد ژنتیکی" روی روش های توسعه سلول های بنیادی از سلول های دیگر کار می کنند.
 

سلول های بنیادی بالغ

بدن هر فرد در طول زندگی خود حاوی سلول های بنیادی است. بدن می تواند از این سلول های بنیادی هر زمان که نیاز دارد استفاده کند.
 
سلول های بنیادی بالغ که به آنها سلول های بنیادی اختصاصی بافتی یا جسمانی نیز گفته می شود، از زمان رشد جنین در سراسر بدن وجود دارد.
 
این سلول ها در وضعیت غیر اختصاصی هستند، اما تخصص بیشتری نسبت به سلول های بنیادی جنینی دارند. آنها تا زمانی که بدن برای یک هدف خاص، مثلاً به عنوان سلول های پوست یا ماهیچه، به آنها نیاز نداشته باشد، در این حالت باقی می مانند.
 
زندگی روزمره به این معنی است که بدن به طور مداوم بافت های خود را تجدید می کند. در برخی از قسمت های بدن، مانند روده و مغز استخوان، سلول های بنیادی به طور منظم تقسیم می شوند تا بافت های جدید بدن برای نگهداری و ترمیم تولید شوند.
 
سلول های بنیادی در داخل انواع مختلف بافت ها وجود دارند. دانشمندان سلول های بنیادی را در بافت ها پیدا کرده اند، از جمله در:
 
* مغز
* مغز استخوان
* خون و عروق خونی
* ماهیچه های اسکلتی
* پوست
* کبد
 
با این حال، یافتن سلول های بنیادی دشوار است. آنها می توانند سال ها بدون تقسیم و غیر اختصاصی بمانند تا زمانی که بدن آنها را برای ترمیم یا رشد بافت جدید احضار کند.
 
سلول های بنیادی بالغ می توانند به طور نامحدود تقسیم یا خود تجدید شوند. این بدان معناست که آنها می توانند انواع مختلف سلول را از اندام منشأ تولید کرده یا حتی اندام اصلی را به طور کامل بازسازی کنند.
 
این همان تقسیم و بازسازی نحوه بهبود زخم پوست است، یا این که چگونه اندامی مانند کبد، به عنوان مثال، می تواند پس از آسیب، خود را ترمیم کند.
 
در گذشته، دانشمندان معتقد بودند که سلول های بنیادی بالغ فقط بر اساس بافت منشأ خود می توانند متمایز شوند. با این حال، برخی از شواهد در حال حاضر نشان می دهد که آنها می توانند به انواع دیگر سلول ها نیز متمایز شوند.
 

سلول های بنیادی جنینی

از همان مراحل اولیه بارداری، پس از لقاح اسپرم در تخمک، جنین شکل می گیرد.
 
حدود 3 تا 5 روز پس از لقاح اسپرم در تخمک، جنین شکل بلاستوسیست یا توپ سلول ها را به خود می گیرد.
 
بلاستوسیست حاوی سلول های بنیادی است و بعداً در رحم کاشته می شود. سلول های بنیادی جنینی از بلاستوسیست 4 تا 5 روزه می آیند.
 
وقتی دانشمندان سلول های بنیادی را از جنین ها می گیرند، این معمولاً جنین های اضافی هستند که در نتیجه لقاح آزمایشگاهی (IVF) (in vitro fertilization) ایجاد می شوند.
 
در کلینیک هایIVF ، پزشکان چندین تخمک را در یک لوله آزمایش بارور می کنند تا اطمینان حاصل شود که حداقل یکی زنده می ماند. سپس تعداد محدودی تخمک را برای شروع بارداری کشت می کنند.
 
هنگامی که اسپرم تخمک را بارور می کند، این سلول ها با هم ترکیب می شوند و یک سلول واحد به نام زیگوت را تشکیل می دهند.
 
سپس این زیگوت تک سلولی شروع به تقسیم می کند و 2 ، 4 ، 8 ، 16 سلول و غیره را تشکیل می دهد. حالا آن یک جنین است.
 
به زودی و قبل از این که جنین در رحم کاشته شود، این توده حدود 150 تا 200 سلول بلاستوسیست است. بلاستوسیست از دو قسمت تشکیل شده است:
 
* یک توده سلولی خارجی که بخشی از جفت می شود
* یک توده سلولی داخلی که به بدن انسان تبدیل می شود
 
توده سلولی داخلی جایی است که سلول های بنیادی جنینی یافت می شوند. دانشمندان به این ها، سلول های totipotent یا بس توان می گویند. اصطلاح بس توان به این واقعیت اشاره دارد که آنها دارای پتانسیل کلی برای تبدیل شدن به هر سلولی در بدن هستند.
 
با تحریک مناسب، این سلول ها می توانند به سلول های خونی، سلول های پوست و سایر انواع سلولی مورد نیاز بدن تبدیل شوند.
 
در اوایل بارداری، مرحله بلاستوسیست حدود 5 روز قبل از کاشت جنین در زهدان یا رحم ادامه می یابد. در این مرحله، سلول های بنیادی شروع به تمایز می کنند.
 
سلول های بنیادی جنینی در مقایسه با سلول های بنیادی بالغ می توانند به انواع بیشتری از سلول ها متمایز شوند.
 

سلول های بنیادی مزانشیمی  (MSCs)(Mesenchymal stem cells)

سلول های بنیادی مزانشیمی از بافت همبند یا استروما که اندام های بدن و سایر بافت ها را احاطه کرده است، می آیند.
 
دانشمندان از MSC ها برای ایجاد بافت های جدید بدن مانند استخوان، غضروف و سلول های چربی استفاده کرده اند. آنها ممکن است روزی در حل طیف وسیعی از مشکلات سلامتی نقش داشته باشند.
 

سلول های بنیادی پرتوان القایی  (iPS)(Induced pluripotent stem cells)

دانشمندان این موارد را در آزمایشگاه با استفاده از سلول های پوست و دیگر سلول های بافتی خاص ایجاد می کنند. رفتار این سلول ها مشابه سلول های بنیادی جنینی است، بنابراین می توانند برای توسعه طیف وسیعی از درمان ها مفید باشند.
 
با این حال در مورد آنها، تحقیقات و توسعه بیشتری لازم است.
 
برای رشد سلول های بنیادی، دانشمندان ابتدا نمونه هایی از بافت بالغ یا جنین را استخراج می کنند. سپس آنها این سلول ها را در یک کِشت کنترل شده قرار می دهند که در آن تقسیم و تکثیر می شوند اما بیشتر تخصیص نمی یابند
 
سلول های بنیادی که در یک کشت کنترل شده در حال تقسیم و تکثیر هستند، یک خط سلول بنیادی نامیده می شوند.
 
محققان خطوط سلول های بنیادی را برای اهداف مختلف مدیریت و به اشتراک می گذارند. آنها می توانند سلول های بنیادی را برای تخصیص به شیوه خاصی تحریک کنند. این فرایند به عنوان تمایز جهت دار شناخته می شود.
 
تا کنون، آسان تر بوده است که تعدادهای زیاد سلول های بنیادی جنینی رشد داده شود تا سلول های بنیادی بالغ. با این حال، دانشمندان در حال پیشرفت در هر دو نوع سلول هستند.
 

انواع سلول های بنیادی

محققان سلول های بنیادی را بر اساس پتانسیل تمایز آنها به انواع دیگر سلول ها، طبقه بندی می کنند.
 
سلول های بنیادی جنینی قوی ترین هستند، زیرا وظیفه آنها تبدیل شدن به هر نوع سلولی در بدن است.
 
طبقه بندی کامل شامل موارد زیر است:
 
بس توان یا Totipotent: این سلول های بنیادی می توانند به انواع مختلف سلول های مختلف تمایز یابند. چند سلول اولیه که به عنوان شروع های زیگوت برای تقسیم شدن ظاهر می شوند، بس توان هستند.
 
پرتوان یا Pluripotent: این سلول ها می توانند تقریباً به هر سلولی تبدیل شوند. سلول های جنین اولیه پرتوان هستند.
 
چند توان یا Multipotent: این سلول ها می توانند به خانواده ای از سلول های نزدیک به هم متمایز شوند. به عنوان مثال، سلول های بنیادی خون ساز بالغ می توانند به گلبول های قرمز و سفید یا پلاکت تبدیل شوند.
 
کم توان یاOligopotent : این ها می توانند به چند نوع سلول متفاوت تقسیم شوند. سلول های بنیادی لنفوئیدی یا میلوئیدی بالغ می توانند این کار را انجام دهند.
 
تک توان یا Unipotent: این سلول ها فقط می توانند یک نوع سلول تولید کنند که نوع خود آنها است. با این حال، آنها هنوز سلول های بنیادی هستند زیرا می توانند خود را تجدید کنند. به عنوان مثال می توان به سلول های بنیادی ماهیچه های بزرگ سال اشاره کرد.
 
سلول های بنیادی جنینی پرتوان تلقی می شوند تا بس توان، زیرا نمی توانند بخشی از غشاهای خارج جنینی یا جفت شوند.
 

موارد استفاده

 
 
تصویر: پیوند با سلول های بنیادی در حال حاضر به افراد مبتلا به بیماری هایی مانند لنفوم کمک می کند.
 
سلول های بنیادی خود در هیچ هدف منفردی در خدمت نیستند اما به دلایل مختلفی مهم هستند.
 
اول، با تحریک مناسب، بسیاری از سلول های بنیادی می توانند نقش هر نوع سلولی را بر عهده بگیرند و می توانند بافت آسیب دیده را در شرایط مناسب بازسازی کنند.
 
این پتانسیل می تواند جان افراد را نجات دهد یا زخم ها و آسیب های بافتی افراد را پس از بیماری یا جراحت ترمیم کند. دانشمندان بسیاری از کاربردهای احتمالی سلول های بنیادی را مشاهده می کنند.
 

بازسازی بافت

احیای بافت احتمالاً مهم ترین کاربرد سلول های بنیادی است.
 
تا کنون، فردی که به عنوان مثال به کلیه جدید نیاز می داشت، باید منتظر اهدا کننده می ماند و سپس پیوند می شد.
 
برای اعضای اهدا شده کمبود وجود دارد، اما با دستور دادن به سلول های بنیادی برای تمایز به روش خاصی، دانشمندان می توانند از آنها برای رشد یک نوع بافت یا اندام خاص استفاده کنند.
 
به عنوان مثال، پزشکان در حال حاضر از سلول های بنیادی درست در زیر سطح پوست برای ایجاد بافت جدید پوست استفاده کرده اند. سپس می توانند با پیوند این بافت بر روی پوست آسیب دیده، سوختگی شدید یا جراحت دیگری را ترمیم کنند و سپس پوست جدیدی دوباره رشد می کند.
 

درمان بیماری های قلبی عروقی

در سال 2013، تیمی از محققان بیمارستان عمومی ماساچوست در PNAS Early Edition گزارش دادند که آنها با استفاده از سلول های بنیادی انسان در موش های آزمایشگاهی رگ های خونی ایجاد کرده اند.
 
در عرض 2 هفته پس از کاشت سلول های بنیادی، شبکه ای از عروق پرفیوژن خون ایجاد شد. کیفیت این رگ های خونی جدید به خوبی رگ های طبیعی نزدیک به آنها بود.
 
نویسندگان امیدوار بودند که این نوع تکنیک در نهایت بتواند به درمان افراد مبتلا به بیماری های قلبی عروقی و آوندی کمک کند.
 

درمان بیماری های مغزی

پزشکان ممکن است روزی بتوانند از سلول ها و بافت های جایگزین برای درمان بیماری های مغزی مانند پارکینسون و آلزایمر استفاده کنند.
 
برای مثال در پارکینسون، آسیب به سلول های مغزی منجر به حرکات کنترل نشده ماهیچه ها می شود. دانشمندان می توانند از سلول های بنیادی برای پر کردن بافت آسیب دیده مغز استفاده کنند. این می تواند سلول های تخصصی مغز را که حرکات کنترل نشده ماهیچه ها را متوقف می کند، بازگرداند.
 
محققان تاکنون سعی کرده اند سلول های بنیادی جنین را به این نوع سلول ها متمایز کنند، و بنابراین درمان امیدوار کننده است.
 

درمان کمبود سلول

دانشمندان امیدوارند روزی بتوانند سلول های سالم قلب را در آزمایشگاهی تولید کنند که بتوانند به افراد مبتلا به بیماری قلبی پیوند بزنند.
 
این سلول های جدید می توانند با تجمیع مجدد قلب با بافت سالم، آسیب قلبی را ترمیم کنند.
 
به طور مشابه، افراد مبتلا به دیابت نوع یک می توانند سلول های لوزالمعده را برای جایگزینی با سلول های تولید کننده انسولین، که سیستم ایمنی خود آنها از دست داده یا از بین برده است، دریافت کنند.
 
تنها درمان فعلی پیوند لوزالمعده است و تعداد بسیار کمی لوزالمعده برای پیوند در دسترس است.
 

درمان بیماری های خونی

در حال حاضر پزشکان به طور معمول از سلول های بنیادی خون ساز بالغ برای درمان بیماری هایی مانند سرطان خون، کم خونی داسی شکل و سایر مشکلات نقص ایمنی استفاده می کنند.
 
سلول های بنیادی خون ساز در خون و مغز استخوان وجود دارند و می توانند همه انواع سلول های خونی، از جمله گلبول های قرمز خون که اکسیژن را حمل می کنند و گلبول های سفید خون که با بیماری ها مبارزه می کنند، را تولید کنند.
 

اهدا یا برداشت سلول های بنیادی

افراد می توانند سلول های بنیادی خود را برای کمک به یک عزیز، یا احتمالاً برای استفاده شخصی خود در آینده، اهدا کنند.
 
اهداها می تواند از منابع زیر بیاید:
 
* مغز استخوان: این سلول ها تحت بی هوشی عمومی، معمولاً از استخوان لگن یا مفصل ران گرفته می شوند. سپس تکنسین ها سلول های بنیادی را از مغز استخوان برای ذخیره یا اهدا جدا می کنند.
 
* سلول های بنیادی پیرامونی: فرد چندین تزریق می کند که باعث می شود مغز استخوان او سلول های بنیادی را در خون آزاد کند. در مرحله بعد، خون از بدن خارج می شو ، دستگاه سلول های بنیادی را جدا می کند و پزشکان خون را به بدن باز می گردانند.
 
* خون بندناف: سلول های بنیادی را می توان بعد از زایمان از بند ناف برداشت، بدون این که آسیبی به نوزاد وارد شود. برخی افراد خون بند ناف را اهدا می کنند و برخی دیگر آن را ذخیره می کنند.
 
این برداشت های سلول بنیادی می تواند گران باشد، اما مزایای آن برای نیازهای آینده عبارتند از:
 
* سلول های بنیادی به راحتی در دسترس هستند.
* اگر بافت پیوندی از بدن خود گیرنده باشد، احتمال رد بافت پیوندی کمتر است.
 

تحقیق و کشف علمی

دانشمندان امیدوارند از طریق تحقیقات در مورد سلول های بنیادی، داروهای بیماری هایی را که در حال حاضر غیرقابل درمان هستند، کشف کنند.
 
سلول های بنیادی نه تنها به عنوان درمان های بالقوه بلکه برای اهداف تحقیقاتی نیز مفید هستند.
 
به عنوان مثال، دانشمندان دریافتند که روشن یا خاموش کردن یک ژن خاص می تواند باعث تمایز آن شود. دانستن این امر به آنها کمک می کند تا بررسی کنند که کدام ژن ها و جهش ها باعث ایجاد چه عوارضی می شوند.
 
مسلح به این دانش، آنها ممکن است بتوانند علت ایجاد طیف وسیعی از بیماری ها و شرایط را تشخیص دهند، که برخی از آنها هنوز درمانی ندارند.
 
تقسیم و تمایز غیرطبیعی سلولی مسئول شرایطی است که شامل سرطان و ناتوانی های مادرزادی ناشی از تولد می شود. دانستن این که چه چیزی باعث تقسیم سلول ها به روش اشتباه می شود، می تواند منجر به درمان شود.
 
سلول های بنیادی همچنین می توانند در تولید داروهای جدید کمک کنند. به جای آزمایش دارو بر روی داوطلبان انسانی، دانشمندان می توانند با آزمایش آن روی بافت رشد یافته از سلول های بنیادی، تأثیر یک دارو بر بافت طبیعی و سالم را ارزیابی کنند.
 

مجادله

در مورد تحقیقات سلول های بنیادی اختلاف نظر وجود دارد. این عمدتاً مربوط به کار بر روی سلول های بنیادی جنینی است.
 

استفاده از جنین برای سلول های بنیادی

استدلال علیه استفاده از سلول های بنیادی جنینی این است که این کار بلاستوسیست انسان را از بین می برد و تخمک بارور شده نمی تواند تبدیل به انسان شود.
 
امروزه محققان به دنبال راه هایی برای ایجاد یا استفاده از سلول های بنیادی هستند که جنین را درگیر نمی کند.
 

مخلوط شدن انسان ها و حیوانات

تحقیقات سلول های بنیادی اغلب شامل قرار دادن سلول های انسانی در حیوانات، مانند موش یا موش صحرایی است. برخی از مردم استدلال می کنند که این می تواند یک ارگانیسم ایجاد کند که تنها به صورت بخشی، انسان است.
 
در برخی از کشورها، تولید رده های سلول بنیادی جنینی غیرقانونی است. در ایالات متحده، دانشمندان می توانند با سلول های بنیادی جنینی را ایجاد یا روی آنها کار کنند، اما استفاده از منابع مالی فدرال برای تحقیق در مورد سلول های بنیادی که پس از آگوست 2001 ایجاد شده است، غیرقانونی است.
 

درمان با سلول های بنیادی و مقررات  FDA

برخی افراد در حال حاضر "درمان سلول های بنیادی" را برای طیف وسیعی از اهداف، مانند درمان های ضد پیری، ارائه می دهند.
 
با این حال، اکثر این موارد مورد تأیید منبع معتبر سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) نیستند. برخی از آنها ممکن است غیرقانونی و برخی دیگر خطرناک باشند.
 
منبع: ایوت برازیر، medicalnewstoday