نوشتار زیر به صورت مختصر و مفید شما را با انواع سلولهای بنیادی و ویژگیهای آنها آشنا می سازد. با هم این مطلب را می خوانیم.

۱)سلول های بنیادی بالغین

سلول های بنیادی بالغین یک سری سلولهای غیر تمایز یافته هستند که در داخل بافت ها و اندام های مختلف و در کنار سلول های تخصصی و تمایز یافته قرار گرفته اند.

این سلول ها مانند سایر سلول های توانایی خود سازی را دارند به این معنی که می توانند تقسیم شوند و سلول هایی شبیه به خود را به وجود می اورند.هم چنین این سلول ها توانایی تبدیل شدن به سلول های بالغ و تمایز یافته در ان بافت یا اندام مورد نظر را دارند.بنابراین دانشمندان نقش این سلول ها را در پدیده حفظ و ترمیم بافت های بزرگسالان مهم ارزیابی می کنند. و در پاره ای از موارد به جای لفظ " سلول های بنیادی بالغین " از لفظ "سلول های بنیادی پیکری " استفاده می کنند.

بر خلاف سلول های بنیادی جنینی که منشا ان ها کاملا مشخص است (INNER CELL MASS ) اما سلول های بنیادی بالغین منشا مشخصی ندارند.

تحقیقات در زمینه سلول های بنیادی بالغین در چند سال اخیر موفقیت های زیادی کسب کرده است. در واقع دانشمندان به این یافته دست پیدا کرده اند که تعداد بافت هایی که حاوی این سلول ها هستند بسیار بیشتر از چیزی است که قبلا تصور می کردند. از جمله این بافت ها بافت سیستم عصبی مرکزی یعنی مغزو طناب نخاعی است که در گذشته تصور می شد که فاقد هرگونه سلول بنیادی است اما امروزه مکان های مشخصی از این اندام ها شناسایی شده اند که این سلول ها را در خود جای داده اند (در این زمینه در اینده مطالب کامل تری را منتشر می کنیم)

این واقعیت ها منجر به این شد که دانشمندان از خود بپرسند ایا ممکن است بتوان از این سلول ها در فرایند سلول درمانی استفاده کرد.

در واقع سلول های خونساز مغز استخوان از سال ها پیش برای این منظوردر حال استفاده هستند.و عمر این طرح به بیش از ۳۰ سال میرسد.

انواع خاصی از سلول های بنیادی توانایی تبدیل شدن به انواع مختلف سلول ها را دارند و این امر امیدهای تازه ای را برای درمان بر پایه سلولهای بنیادی در دانشمندان به وجود آورده است.حال اگر بتوان یک محیط کنترل شده به منظور کنترل و هدایت این توانایی سلول ها در تبدیل شدن به نوع خاصی از سلول های تمایز یافته را به وجود اورد بقش اعظمی از راه را طی کرده ایم.واین خود می تواند پایه ای برای درمان بسیاری از بیماری های جدی شایع بشر شود.

در واقع تاریخچه درمان به وسیله این سلول ها به حدود ۴۰ سال پیش و به دهه۱۹۶۰ می رسد. در ان زمان دانشمندان توانستند سلول های خاصی را در مغز استخوان کشف کنند که توانایی تبدیل شدن به سلول های خونی را داشتند به این سلول ها در اصطلاح سلولهای بنیادی خونساز و یا HEMATOPOITIC STEM CELLS گفته می شود.

بعدها نوع دیگری از سلول های بنیادی در مغز استخوان کشف شد که به ان BONEMARROW STROMAL CELLS گفته شد. در واقع این ها مجمو عه ای از سلول هایی هستند که توانایی تبدیل شدن به انواع سلول های استخوانی ، غضروفی، چربی و بافت پیوندی را دارا میباشند.

در دهه ۱۹۶۰ دانشمندانی که بر روی موش های صحرایی تحقیق می کردندکشف کردند که دو منطقه در مغز این موش ها وجود دارند که شامل سلول های در حال تقسیمی بودند که توانایی تبدیل شدن به سلول عصبی را داشتند.علی رغم این گزارشات بسیاری از دانشمندان بر این باور بودند که پدیده تولید نورون های جدید د رمغز بزرگسالان اتفاق نمی افتد.سرانجام در دهه ۱۹۹۰ دانشمندان به این توافق دست یافتند که که مغز بزرگسالان نیز حاوی یک سری سلول های بنیادی است که توانایی تولید ۳ سلول اصلی این بافت یعنی ASTROCYTE , OLIGIDENDEROCYTE و نورون ها را دارا می باشند.

سلول های بنیادی بالغین در چه جاهایی یافت می شوند؟

این سلول ها در تعداد زیادی از بافت های بدن انسان وجود دارند.اما نکته مهم در مورد ان ها این است که تعداد انها در بافت های مختلف بسیار کم است. در حالت عادی این سلول ها وضعیت استراحت و بدون تقسیم شدنی را طی می کنند و این وضعیت ادامه پیدا می کند تازمانی که این سلول ها در اثز اسیب دیدگی و یا یک بیماری تحریک شوند و شروع به تقسیم شدن بکنند.در واقع این نوع مکانیسم دفاعی به منظور ترمیم ضایعات وارد شده به اندام های مختلف است. لیست اندام هایی که این سلول ها در ان کشف شده اندهر روز در حال طولانی شدن است. از مهمترین این اندام ها که در این لیست نام ان ها به چشم می خورد، می توان کبد، مغز، مغز استخوان ، خون محیطی، عروق خونی و عضلات اسکلتی را نام برد.

امروز تمام سعی دانشمندان به این نکته متمرکز شده است که ایا می توان این سلول ها را در محیط ازمایشگاه کشت داد و سپس ان ها را وادار به تقسیم شدن وتبدیل شدن به سلول های موجود در بافت بالغین کرد.در واقع در این زمینه کارهای بسیاری انجام گرفته است و موفقیت های زیادی نیز به دست امده است اما راه زیادی همچنان درپیش رو داریم که با پیمودن ان به افق های تازه ای در درمان بیماری های مختلف بر پایه پیوند سلول های بنیادی دست می یابیم.

از پتانسیل های درمانی این سلول ها در بیماری های مختلفی می توان استفاده کرد. برای مثال تولید سلول های سازنده دوپامین به منظور درمان بیماران مبتلا به پارکینسون، تولید سلول های سازنده انسولین در بیماران مبتلا به دیابت نوع۱، ویا ترمیم ضایعات وارده بر عضلات قلب به دنبال یک حمله قلبی با کمک این سلول ها.

آزمایشات مورد استفاده به منظور شناخت سلول های بنیادی در بزرگسالان:

به منظور اثبات اینکه ایا یک سلول مشخص ، سلول بنیادی است یا خیر هنوز ازمایش و یا روش دیگری که مورد توافق همه باشد وجود ندارد.در واقع ۳ راه اصلی وجود دارد که خصوصیات سلول های مورد نظر را می توان سنجید وبا خصوصیات سلول های بنیادی انطباق داد.

این ازمایشات شامل موارد زیر است:

۱) نشانه گذاری سلول هادر داخل بدن به روش های گوناگون و سپس ردیابی این سلول ها . این روش به ما این اجازه را میدهد تا بتوانیم مشخص کنیم که یک سلول کاندید STEM CELL توانایی تبدیل شدن به چه نوع سلولی هایی را دارند.و یا میزان بقا و زنده ماندن آن را در داخل بدن موجود زنده بسنجیم راههای گوناگونی به منظور نشانه گذاری کردن این سلول ها وجود دارد از جمله استفاده از ویروس ها و یا برخی از مواد مخصوص

۲) گرفتن سلول های مورد نظر از بافت زنده و سپس نشانه دار کردن ان ها در داخل ازمایشگاه و سر انجام پیوند زدن این سلول ها به موجود دیگر.

۳) جداکردن و گرفتن این سلول ها از حیوان و سپس بررسی پدیده توانایی تقسیم شدن و تمایز این سلول ها به سلول های بالغ. این کار نیز از طریق اضافه کردن فاکتورهای رشد مختلف به محیط کشت و یا از وارد کردن یک ژن جدید به سلول های مورد نظر، جهت هدایت ان در یک مسیر تمایزی مشخص انجام میگیرد.

۲)سلول های بنیادی جنینی

کدام مرحله از زندگی رویانی برای تولید Stem Cell(SC) مهم است؟

سلول های بنیادی جنینی همان طور که از اسمشان مشخص است از جنین گرفته می شوند.در واقع این سلول ها از جنین های گرفته می شوند که از طریق لقاح مصنوعی((IVF در آزمایشگاه و با اطلاع اهداکنندگان اسپرم و تخمک به دست آمده اند.هیچگاه این سلول ها در یک رویان که از بدن مادر گرفته شده استخراج نمی شوند.جنینی که از آن سلول های بنیادی گرفته می شود به طور طبیعی حدود سن چهار یا پنج روزگی را دارد و به شکل یک توده گرد است که آن را بلاستوسیست ((blastocyst می نامند.

در واقع blastocyst ساختار مخصوصی هست که از۳ بخش تشکیل شده است :

۱) trophoblayt که لایه سلول های احاطه کننده blastocyst هستند.

۲) blastocoel که در واقع یک حفره در داخل blastocyst است.

۳) inner cell mas : گروهی متشکل از تقریبا ۳۰ سلول که در یک انتهای blastocyst دیده می شود.

چگونه سلول های بنیادی در آزمایشگاه کشت داده می شوند؟

رشد سلول های بنیادی در محیط آزمایشگاه را اصطلاحا "کشت سلولی " یا "cell culture " می نامند.در واقع جدا کردن سلول های بنیادی جنینی از طریق انتقال inner cell masis به یک ظرف کشت آزمایشگاهی پلاستیکی که شامل یک بستر تغذیه ای به نام "محیط کشت " یا "culture medium " می باشد انجام می گیرد.تقسیم و ازدیاد سلول ها بر روی سطح این ظرف انجام می گیرد. سطح داخلی این ظرف به صورت typical به وسیله سلول های پوست جنین موش پوشیده شده است. این سلول ها قادر به تقسیم شدن نیستند. به این لایه پوشاننده سلولی در اصطلاح feeder layer گفته می شود.دلیل استفاده از این سلول ها فراهم آوردن یک سطح طبیعی به منظور چسپیدن سلول های inner cell mass به آن و عدم جداشدنشان است. در واقع این عمل به منظور حمایت فیزیکی از سلول هایمان انجام می گیرد.

در ضمن سلول های این لایه مواد مغذی را به داخل محیط کشت رها می کنند.

اخیرا دانشمندان راه های جدیدی را به منظور کشت سلولهای بنیادی جنین بدون استفاده از feeder layer را فراهم کرده اند.این روش به عنوان نقطه عطفی در فرایند کشت سلولی به حساب می آید.زیرا ریسک انتقال برخی مواد مضر و اسیب رسان از سلول های موشی به سلول های انسانی را به حداقل می رساند.(این مواد مضر شاملMacromulecules مثل Viruses می باشد)

پس از چند روز سلول های کشت داده شده شروع به رشد و تقسیم شدن (proliferation) در این محیط می کنند.

هنگامی که این عمل انجام گرفت سلول های کشت داه شده که الان زیاد شده اند را از این محیط برداشته و به محیطهای تازه کشت منتقل می دهند.

پروسه کشت مجدد سلول ها بارها و بارها برای چندین مرتبه و به مدت چندین ماه تکرار می شود. این عمل را اصطلاحا subculturing می نامند. هر کدام از سیکل های subcultring را در اصطلاح پاساژ(passage)

می نامند. بعد از ۶ ماه یا بیشتر ۳۰ سلول اولیه که در غالب inner cell mass استفاده کردیم تبدیل به هزاران میلیون "سلول بنیادی جنینی " می شوند. سلول هایی را که در این دوره ۶ ماه و در این محیط کشت مخصوص تقسیم شده و در عین حال تماییز نیابند را چند ظرفیتی (pluripoten) می نامند. حال اگر این سلول ها از نظر ظاهر ژنتیک نیز طبیعی باشند آن ها را embryonic stem cel line می نامند.

یک cell line را می توانیم تثبیت کنیم (البته این عمل در مراحل قبل هم قابل انجام است) و آن ها را فریز کرده و به آزمایشگاه های دیگر به منظور کشت بیشتر و آزمایشات فراتر منتقل کنیم.

تست های آزمایشگاهی انجام شده به منظور تشخیص سلول های بنیادی جنینی کدامند؟

در مراحل مختلف کشت سلول، دانشمندان سلول ها را مورد آزمایش قرار می دهند و تا ببینند آیا سلول های مذکور توانایی ها و ویژگی های سلول بنیادی را دارند یا خیر.به این فرایند در اصطلاح characterization گفته می شود.

تا کنون دانشمندان بر روی این قضیه که کدام تست می تواند به عنوان تست استاندارد به منظور تشخیص و اندازه گیری خواص این سلول ها به کار رود توافق نکرده اند. هر چند بسیاری از این تست ها که مورد استفاده قرار می گیرند نمی توانند ویژگی های این سلول ها به طور کامل مورد بررسی قرار بدهند.به همین دلیل دانشمندان به منظور بررسی این سلول ها از چندین تست به طور هم زمان استفاده می کنند.

این تست ها شامل موارد ذیل است :

۱) رشد و subcultring سلول ها به مدت چند ماه : این تست ما را مطمئن می سازد که سلول ها قدرت و توانائی نوسازی خود برای مدت طولانی (long term self renewal) دارند.دانشمندان سلول های حاصل از این عمل را در زیر میکروسکوپ بررسی می کنند تا مطمئن شوند که سلول ها ظاهری ساده دارند و در ضمن تمایز هم پیدا نکرده اند (undifferentiated).

۲) استفاده از تکنیک های مخصوص جهت تعیین حضور مارکرهای سلولی خاص بر روی سطح این سلول ها که فقط در سلول های تمایز نیافته دیده می شوند.

۳) یک تست دیگر که مورد استفاده قرار می گیرد بررسی حضور پروتئین مخصوصی به نام oct ۴است که فقط در سلول های غیر تمایز یافته (undifferentiated) دیده می شود.

این پروتئین در واقع یک فاکتور رو نویسی است که موجب تغییر حالت ژن بین دو حالت روشن و خاموش در زمان مناسب می شود. پدیده ای که به منظور تمایز سلول ها و هم جنین توسعه جنین یک امر ضروری است.

۴) بررسی کروموزوم ها زیر میکروسکوپ : روشی است که به ما کمک می کند تا ببینیم آیا کروموزوم ها، آسیب دیده اند یا خیر و هم چنین می توانیم از نظر سالم بودن تعداد آن ها نیز این عمل را انجام بدهیم. البته این آزمایش مشخص نمی کند که آیا در سلول های مذکور جهش اتفاق افتاده است یا خیر.

۵) تعیین اینکه آیا سلول های مذکور بعد از فریز شدن مجددا قادر به تقسیم و کشت دادن هستند یا خیر.

۶) به منظور تعیین قدرت سلول ها در تبدیل شدن به سلول های تخصصی ، می توان ۳ تست را روی آن ها انجام داد.

ـ اجازه دادن به سلول که در میحط کشت به طور هم زمان تمایز نیز پیداکنند.

ـ دستکاری سلول ها که این اجازه را به آن ها می دهد تا به سلول ها تخصصی تمایز پیدا کنند.

ـ تزریق سلول های مذکور به موش به منظور بررسی توانائی تولید موتورهای خوش خیم به نام تراتوما (tratoma) [تومورهایی متشکل از سلول هایی تمایز یافته و یا تا حدودی تمایز یلفته است که مشخص کننده این توانائی در سلول های بنیادی جنینی است که اینها قادر به تبدیل شدن و تمایز به انواع متعددی از سلول ها می باشند]

چگونه سلول های بنیادی جنینی را به سمت تمایز تحریک می کنند؟

تا زمانی که سلول های ما در یک محیط کشت معین و تحت شرایط خاص کشت قرار داشته باشد قادربه تبدیل شدن به سلول های تخصصی نیستند. اما اگر این شرایط را تغییر بدهیم به گونه ای که سلول ها بتوانند در کنار هم قراربگیرند و تشکیل اجسام شبیه رویانی را بدهند سلول های مذکور شروع به تمایز می کنند.

این سلول ها می توانند به سلول های عضلانی ، سلول عصبی و بسیاری از انواع سلول های دیگر تبدیل شوند. اگرچه تمایز هم زمان به عنوان نشانه ای در اثبات سالم بودن محیط های کشت سلولی می باشد اما یک راه موثر برای تولید کشت هایی از انواع سلولی نمی باشد.

به منظور فائق آمدن به این مشکل دانشمندان زیادی توجه خود را بد سمت تمایز سلول ها به یک سلول تخصصی خاص معطوف کردند.برای رسیدن به این هدف آن ها اقدام به تغییر در ترکیبات شیمیائی محیط های کشت، تغییر سطح ظروف کشت و تغییرات ژنتیکی به وسیله وارد کردن یک ژن خاص در سلول ها کردند و در طی این سالها اصول خاص را به منظور تمایز سلول ها به انواع تخصصی را پایه گذاری کردند که تحت عنوان اصول تمایز مستقیم (DD) شناخته می شوند.

اگر دانشمندان بتوانند روش قابل اطمینانی را به منظور DD پیدا کنند امیدهای تازه ای را برای درمان برخی بیماریهای خاص در انسان با کمک سلول های بنیادی را به وجود می آورند.

بیماریهای که پتانسیل های درمان با این سلول هارا دارند شامل پارکینسون ، دیابت ، آسیب های نخاعی ، تخریب سلول های پورگینژ، دیستروفی عضلانی دوشن ، بیماریهای قلبی و بیماریهای مربوط به ناتوانی یا کم توانی در قدرت دیدن یا شنیدن و بسیاری دیگر از بیماری ها می باشند.

۳)سلولهای بنیادی خون بند ناف

خون بندناف خونی است که پس از تولد در بند ناف و جفت باقیمانده و دور ریخته می شود. این خون غنی از سلولهای بنیادی است.

سلولهای بنیادی خون بند ناف همانند سلولهای بنیادی خونساز مغز استخوان تقسیم می شوند تا به تولید:

ـ سلولهای قرمز، که اکسیژن را به تمام بدن حمل می کنند.

ـ سلولهای سفید، که در سیستم ایمنی فعالانه شرکت دارند.

ـ پلاکتها که به انعقاد خون کمک می کنندبپردازند

همچنین قادر به ساخت انواع سلولهای دیگر و ترمیم و نگهداری سلولها در هنگام جراحت می باشند.

۴)سلولهای بنیادی خونساز

بدون شک یکی از مهم ترین دستاوردهای علم پزشکی در نیمه ی دوم قرن بیستم ، Hematopoitic stem cell therapy یا درمان با استفاده از سلول های بنیادی خونساز است.جایزه نوبل ۱۹۹۰در فیزیولوژی یا پزشکی، به علت کشف پیوند سلول و ارگان ها در درمان بیماری به Joseph E.murray & E.donnall Thomas اهدا شد.این جایزه نه فقط به خاطر قدر دانی از کمک بزرگی بود که در زمینه پیوند ارگان و سلول های بنیادی خونساز شد، بلکه همچنین به علت اهمیت تکنولوژی پیوند در کار بالینی بود.

پیوند سلول های بنیادی خون ساز،باعث درمان بعضی از انواع سرطان ها،از کار افتادن مغز استخوان ، اختلالات ارثی متابولیسم و نقص ایمنی مادرزادی شدید می شود، که همگی کشنده هستند.(۷)

درمان با سلولهای نبیادی خونساز ،همان چیزی است که ما قبلا "پیوند مغز استخوان می نامیدیم . در طول سه دهه گذشته ،دانشهای تجربی فراوانی رویهم جمع شده اند و اطلاعات عمیقی را فراهم آورده اند که امکان استفاده بهینه از این فرایند را در درمان سرطانهای خون ، به ویژه Acute Myelogenic Leukemia، بیماری هوچیکن و لنفوم های دیگر و اخیرا " Multiple Myeloma فراهم اورده است. این فرایند می تواند همچنین در درمان بعضی تومورهای غیر خونی یعنی solid tumor ها به ویژه سرطان پستان بکار رود. درمان با استفاده از سلول های بنیادی خون ساز می تواند امیدی برای درمان تالاسمی،کم خونی سلول داسی شکل،multiple Scerosis ،Systemic Scleroderma ،sever systemic lupuserythmatous و آرتریت روماتوئیدهایی که پیش آگهی بدی دارند ، نیز باشد.

منابع :

http://www.ardalan.id.ir/

http://phalls.com/

http://www.govashir.com