1)سلول هاي بنيادي بالغين
سلول هاي بنيادي بالغين يک سري سلولهاي غير تمايز يافته هستند که در داخل بافت ها و اندام هاي مختلف و در کنار سلول هاي تخصصي و تمايز يافته قرار گرفته اند.
اين سلول ها مانند ساير سلول هاي توانايي خود سازي را دارند به اين معني که مي توانند تقسيم شوند و سلول هايي شبيه به خود را به وجود مي اورند.هم چنين اين سلول ها توانايي تبديل شدن به سلول هاي بالغ و تمايز يافته در ان بافت يا اندام مورد نظر را دارند.بنابراين دانشمندان نقش اين سلول ها را در پديده حفظ و ترميم بافت هاي بزرگسالان مهم ارزيابي مي کنند. و در پاره اي از موارد به جاي لفظ " سلول هاي بنيادي بالغين" از لفظ "سلول هاي بنيادي پيکري" استفاده مي کنند.
بر خلاف سلول هاي بنيادي جنيني که منشا ان ها کاملا مشخص است (INNER CELL MASS ) اما سلول هاي بنيادي بالغين منشا مشخصي ندارند.
تحقيقات در زمينه سلول هاي بنيادي بالغين در چند سال اخير موفقيت هاي زيادي کسب کرده است. در واقع دانشمندان به اين يافته دست پيدا کرده اند که تعداد بافت هايي که حاوي اين سلول ها هستند بسيار بيشتر از چيزي است که قبلا تصور مي کردند. از جمله اين بافت ها بافت سيستم عصبي مرکزي يعني مغزو طناب نخاعي است که در گذشته تصور مي شد که فاقد هرگونه سلول بنيادي است اما امروزه مکان هاي مشخصي از اين اندام ها شناسايي شده اند که اين سلول ها را در خود جاي داده اند (در اين زمينه در اينده مطالب کامل تري را منتشر مي کنيم)
اين واقعيت ها منجر به اين شد که دانشمندان از خود بپرسند ايا ممکن است بتوان از اين سلول ها در فرايند سلول درماني استفاده کرد.
در واقع سلول هاي خونساز مغز استخوان از سال ها پيش براي اين منظوردر حال استفاده هستند.و عمر اين طرح به بيش از 30 سال ميرسد.
انواع خاصي از سلول هاي بنيادي توانايي تبديل شدن به انواع مختلف سلول ها را دارند و اين امر اميدهاي تازه اي را براي درمان بر پايه سلولهاي بنيادي در دانشمندان به وجود آورده است.حال اگر بتوان يک محيط کنترل شده به منظور کنترل و هدايت اين توانايي سلول ها در تبديل شدن به نوع خاصي از سلول هاي تمايز يافته را به وجود اورد بقش اعظمي از راه را طي کرده ايم.واين خود مي تواند پايه اي براي درمان بسياري از بيماري هاي جدي شايع بشر شود.
در واقع تاريخچه درمان به وسيله اين سلول ها به حدود 40 سال پيش و به دهه1960 مي رسد. در ان زمان دانشمندان توانستند سلول هاي خاصي را در مغز استخوان کشف کنند که توانايي تبديل شدن به سلول هاي خوني را داشتند به اين سلول ها در اصطلاح سلولهاي بنيادي خونساز و يا HEMATOPOITIC STEM CELLS گفته مي شود.
بعدها نوع ديگري از سلول هاي بنيادي در مغز استخوان کشف شد که به ان BONEMARROW STROMAL CELLS گفته شد. در واقع اين ها مجمو عه اي از سلول هايي هستند که توانايي تبديل شدن به انواع سلول هاي استخواني ، غضروفي، چربي و بافت پيوندي را دارا ميباشند.
در دهه 1960 دانشمنداني که بر روي موش هاي صحرايي تحقيق مي کردندکشف کردند که دو منطقه در مغز اين موش ها وجود دارند که شامل سلول هاي در حال تقسيمي بودند که توانايي تبديل شدن به سلول عصبي را داشتند.علي رغم اين گزارشات بسياري از دانشمندان بر اين باور بودند که پديده توليد نورون هاي جديد د رمغز بزرگسالان اتفاق نمي افتد.سرانجام در دهه 1990 دانشمندان به اين توافق دست يافتند که که مغز بزرگسالان نيز حاوي يک سري سلول هاي بنيادي است که توانايي توليد 3 سلول اصلي اين بافت يعني ASTROCYTE , OLIGIDENDEROCYTE و نورون ها را دارا مي باشند.
سلول هاي بنيادي بالغين در چه جاهايي يافت مي شوند؟
اين سلول ها در تعداد زيادي از بافت هاي بدن انسان وجود دارند.اما نکته مهم در مورد ان ها اين است که تعداد انها در بافت هاي مختلف بسيار کم است. در حالت عادي اين سلول ها وضعيت استراحت و بدون تقسيم شدني را طي مي کنند و اين وضعيت ادامه پيدا مي کند تازماني که اين سلول ها در اثز اسيب ديدگي و يا يک بيماري تحريک شوند و شروع به تقسيم شدن بکنند.در واقع اين نوع مکانيسم دفاعي به منظور ترميم ضايعات وارد شده به اندام هاي مختلف است. ليست اندام هايي که اين سلول ها در ان کشف شده اندهر روز در حال طولاني شدن است. از مهمترين اين اندام ها که در اين ليست نام ان ها به چشم مي خورد، مي توان کبد، مغز، مغز استخوان ، خون محيطي، عروق خوني و عضلات اسکلتي را نام برد.
امروز تمام سعي دانشمندان به اين نکته متمرکز شده است که ايا مي توان اين سلول ها را در محيط ازمايشگاه کشت داد و سپس ان ها را وادار به تقسيم شدن وتبديل شدن به سلول هاي موجود در بافت بالغين کرد.در واقع در اين زمينه کارهاي بسياري انجام گرفته است و موفقيت هاي زيادي نيز به دست امده است اما راه زيادي همچنان درپيش رو داريم که با پيمودن ان به افق هاي تازه اي در درمان بيماري هاي مختلف بر پايه پيوند سلول هاي بنيادي دست مي يابيم.
از پتانسيل هاي درماني اين سلول ها در بيماري هاي مختلفي مي توان استفاده کرد. براي مثال توليد سلول هاي سازنده دوپامين به منظور درمان بيماران مبتلا به پارکينسون، توليد سلول هاي سازنده انسولين در بيماران مبتلا به ديابت نوع1، ويا ترميم ضايعات وارده بر عضلات قلب به دنبال يک حمله قلبي با کمک اين سلول ها.
آزمايشات مورد استفاده به منظور شناخت سلول هاي بنيادي در بزرگسالان:
به منظور اثبات اينکه ايا يک سلول مشخص ، سلول بنيادي است يا خير هنوز ازمايش و يا روش ديگري که مورد توافق همه باشد وجود ندارد.در واقع 3 راه اصلي وجود دارد که خصوصيات سلول هاي مورد نظر را مي توان سنجيد وبا خصوصيات سلول هاي بنيادي انطباق داد.
اين ازمايشات شامل موارد زير است:
1. نشانه گذاري سلول هادر داخل بدن به روش هاي گوناگون و سپس رديابي اين سلول ها . اين روش به ما اين اجازه را ميدهد تا بتوانيم مشخص کنيم که يک سلول کانديد STEM CELL توانايي تبديل شدن به چه نوع سلولي هايي را دارند.و يا ميزان بقا و زنده ماندن آن را در داخل بدن موجود زنده بسنجيم راههاي گوناگوني به منظور نشانه گذاري کردن اين سلول ها وجود دارد از جمله استفاده از ويروس ها و يا برخي از مواد مخصوص
2. گرفتن سلول هاي مورد نظر از بافت زنده و سپس نشانه دار کردن ان ها در داخل ازمايشگاه و سر انجام پيوند زدن اين سلول ها به موجود ديگر.
3. جداکردن و گرفتن اين سلول ها از حيوان و سپس بررسي پديده توانايي تقسيم شدن و تمايز اين سلول ها به سلول هاي بالغ. اين کار نيز از طريق اضافه کردن فاکتورهاي رشد مختلف به محيط کشت و يا از وارد کردن يک ژن جديد به سلول هاي مورد نظر، جهت هدايت ان در يک مسير تمايزي مشخص انجام ميگيرد.
2)سلول هاي بنيادي جنيني
کدام مرحله از زندگي روياني براي توليد Stem Cell(SC) مهم است؟
سلول هاي بنيادي جنيني همان طور که از اسمشان مشخص است از جنين گرفته مي شوند.در واقع اين سلول ها از جنين هاي گرفته مي شوند که از طريق لقاح مصنوعي((IVF در آزمايشگاه و با اطلاع اهداکنندگان اسپرم و تخمک به دست آمده اند.هيچگاه اين سلول ها در يک رويان که از بدن مادر گرفته شده استخراج نمي شوند.جنيني که از آن سلول هاي بنيادي گرفته مي شود به طور طبيعي حدود سن چهار يا پنج روزگي را دارد و به شکل يک توده گرد است که آن را بلاستوسيست ((blastocyst مي نامند.
در واقع blastocyst ساختار مخصوصي هست که از3 بخش تشکيل شده است :
1-trophoblayt که لايه سلول هاي احاطه کننده blastocyst هستند.
2-blastocoel که در واقع يک حفره در داخل blastocyst است.
3-inner cell mass : گروهي متشکل از تقريبا 30 سلول که در يک انتهاي blastocyst ديده مي شود.
چگونه سلول هاي بنيادي در آزمايشگاه کشت داده مي شوند؟
رشد سلول هاي بنيادي در محيط آزمايشگاه را اصطلاحا "کشت سلولي" يا "cell culture " مي نامند.در واقع جدا کردن سلول هاي بنيادي جنيني از طريق انتقال inner cell masis به يک ظرف کشت آزمايشگاهي پلاستيکي که شامل يک بستر تغذيه اي به نام "محيط کشت" يا "culture medium" مي باشد انجام مي گيرد.تقسيم و ازدياد سلول ها بر روي سطح اين ظرف انجام مي گيرد. سطح داخلي اين ظرف به صورت typical به وسيله سلول هاي پوست جنين موش پوشيده شده است. اين سلول ها قادر به تقسيم شدن نيستند. به اين لايه پوشاننده سلولي در اصطلاح feeder layer گفته مي شود.دليل استفاده از اين سلول ها فراهم آوردن يک سطح طبيعي به منظور چسپيدن سلول هاي inner cell mass به آن و عدم جداشدنشان است. در واقع اين عمل به منظور حمايت فيزيکي از سلول هايمان انجام مي گيرد.
در ضمن سلول هاي اين لايه مواد مغذي را به داخل محيط کشت رها مي کنند.
اخيرا دانشمندان راه هاي جديدي را به منظور کشت سلولهاي بنيادي جنين بدون استفاده از feeder layer را فراهم کرده اند.اين روش به عنوان نقطه عطفي در فرايند کشت سلولي به حساب مي آيد.زيرا ريسک انتقال برخي مواد مضر و اسيب رسان از سلول هاي موشي به سلول هاي انساني را به حداقل مي رساند.(اين مواد مضر شاملMacromulecules مثل Viruses مي باشد)
پس از چند روز سلول هاي کشت داده شده شروع به رشد و تقسيم شدن (proliferation) در اين محيط مي کنند.
هنگامي که اين عمل انجام گرفت سلول هاي کشت داه شده که الان زياد شده اند را از اين محيط برداشته و به محيطهاي تازه کشت منتقل مي دهند.
پروسه کشت مجدد سلول ها بارها و بارها براي چندين مرتبه و به مدت چندين ماه تکرار مي شود. اين عمل را اصطلاحا subculturing مي نامند. هر کدام از سيکل هاي subcultring را در اصطلاح پاساژ(passage)
مي نامند. بعد از 6 ماه يا بيشتر 30 سلول اوليه که در غالب inner cell mass استفاده کرديم تبديل به هزاران ميليون "سلول بنيادي جنيني" مي شوند. سلول هايي را که در اين دوره 6 ماه و در اين محيط کشت مخصوص تقسيم شده و در عين حال تماييز نيابند را چند ظرفيتي (pluripoten) مي نامند. حال اگر اين سلول ها از نظر ظاهر ژنتيک نيز طبيعي باشند آن ها را embryonic stem cel line مي نامند.
يک cell line را مي توانيم تثبيت کنيم (البته اين عمل در مراحل قبل هم قابل انجام است) و آن ها را فريز کرده و به آزمايشگاه هاي ديگر به منظور کشت بيشتر و آزمايشات فراتر منتقل کنيم.
تست هاي آزمايشگاهي انجام شده به منظور تشخيص سلول هاي بنيادي جنيني کدامند؟
در مراحل مختلف کشت سلول، دانشمندان سلول ها را مورد آزمايش قرار مي دهند و تا ببينند آيا سلول هاي مذکور توانايي ها و ويژگي هاي سلول بنيادي را دارند يا خير.به اين فرايند در اصطلاح characterization گفته مي شود.
تا کنون دانشمندان بر روي اين قضيه که کدام تست مي تواند به عنوان تست استاندارد به منظور تشخيص و اندازه گيري خواص اين سلول ها به کار رود توافق نکرده اند. هر چند بسياري از اين تست ها که مورد استفاده قرار مي گيرند نمي توانند ويژگي هاي اين سلول ها به طور کامل مورد بررسي قرار بدهند.به همين دليل دانشمندان به منظور بررسي اين سلول ها از چندين تست به طور هم زمان استفاده مي کنند.
اين تست ها شامل موارد ذيل است :
1- رشد و subcultring سلول ها به مدت چند ماه : اين تست ما را مطمئن مي سازد که سلول ها قدرت و توانائي نوسازي خود براي مدت طولاني (long-term self-renewal) دارند.دانشمندان سلول هاي حاصل از اين عمل را در زير ميکروسکوپ بررسي مي کنند تا مطمئن شوند که سلول ها ظاهري ساده دارند و در ضمن تمايز هم پيدا نکرده اند (undifferentiated).
2- استفاده از تکنيک هاي مخصوص جهت تعيين حضور مارکرهاي سلولي خاص بر روي سطح اين سلول ها که فقط در سلول هاي تمايز نيافته ديده مي شوند.
3- يک تست ديگر که مورد استفاده قرار مي گيرد بررسي حضور پروتئين مخصوصي به نام oct-4است که فقط در سلول هاي غير تمايز يافته (undifferentiated) ديده مي شود.
اين پروتئين در واقع يک فاکتور رو نويسي است که موجب تغيير حالت ژن بين دو حالت روشن و خاموش در زمان مناسب مي شود. پديده اي که به منظور تمايز سلول ها و هم جنين توسعه جنين يک امر ضروري است.
4- بررسي کروموزوم ها زير ميکروسکوپ : روشي است که به ما کمک مي کند تا ببينيم آيا کروموزوم ها، آسيب ديده اند يا خير و هم چنين مي توانيم از نظر سالم بودن تعداد آن ها نيز اين عمل را انجام بدهيم. البته اين آزمايش مشخص نمي کند که آيا در سلول هاي مذکور جهش اتفاق افتاده است يا خير.
5- تعيين اينکه آيا سلول هاي مذکور بعد از فريز شدن مجددا قادر به تقسيم و کشت دادن هستند يا خير.
6- به منظور تعيين قدرت سلول ها در تبديل شدن به سلول هاي تخصصي ، مي توان 3 تست را روي آن ها انجام داد.
* : اجازه دادن به سلول که در ميحط کشت به طور هم زمان تمايز نيز پيداکنند.
* : دستکاري سلول ها که اين اجازه را به آن ها مي دهد تا به سلول ها تخصصي تمايز پيدا کنند.
* :تزريق سلول هاي مذکور به موش به منظور بررسي توانائي توليد موتورهاي خوش خيم به نام تراتوما (tratoma) [تومورهايي متشکل از سلول هايي تمايز يافته و يا تا حدودي تمايز يلفته است که مشخص کننده اين توانائي در سلول هاي بنيادي جنيني است که اينها قادر به تبديل شدن و تمايز به انواع متعددي از سلول ها مي باشند]
چگونه سلول هاي بنيادي جنيني را به سمت تمايز تحريک مي کنند؟
تا زماني که سلول هاي ما در يک محيط کشت معين و تحت شرايط خاص کشت قرار داشته باشد قادربه تبديل شدن به سلول هاي تخصصي نيستند. اما اگر اين شرايط را تغيير بدهيم به گونه اي که سلول ها بتوانند در کنار هم قراربگيرند و تشکيل اجسام شبيه روياني را بدهند سلول هاي مذکور شروع به تمايز مي کنند.
اين سلول ها مي توانند به سلول هاي عضلاني ، سلول عصبي و بسياري از انواع سلول هاي ديگر تبديل شوند. اگرچه تمايز هم زمان به عنوان نشانه اي در اثبات سالم بودن محيط هاي کشت سلولي مي باشد اما يک راه موثر براي توليد کشت هايي از انواع سلولي نمي باشد.
به منظور فائق آمدن به اين مشکل دانشمندان زيادي توجه خود را بد سمت تمايز سلول ها به يک سلول تخصصي خاص معطوف کردند.براي رسيدن به اين هدف آن ها اقدام به تغيير در ترکيبات شيميائي محيط هاي کشت، تغيير سطح ظروف کشت و تغييرات ژنتيکي به وسيله وارد کردن يک ژن خاص در سلول ها کردند و در طي اين سالها اصول خاص را به منظور تمايز سلول ها به انواع تخصصي را پايه گذاري کردند که تحت عنوان اصول تمايز مستقيم (DD) شناخته مي شوند.
اگر دانشمندان بتوانند روش قابل اطميناني را به منظور DD پيدا کنند اميدهاي تازه اي را براي درمان برخي بيماريهاي خاص در انسان با کمک سلول هاي بنيادي را به وجود مي آورند.
بيماريهاي که پتانسيل هاي درمان با اين سلول هارا دارند شامل پارکينسون ، ديابت ، آسيب هاي نخاعي ، تخريب سلول هاي پورگينژ، ديستروفي عضلاني دوشن ، بيماريهاي قلبي و بيماريهاي مربوط به ناتواني يا کم تواني در قدرت ديدن يا شنيدن و بسياري ديگر از بيماري ها مي باشند.
3)سلولهاي بنيادي خون بند ناف
خون بندناف خوني است که پس از تولد در بند ناف و جفت باقيمانده و دور ريخته مي شود. اين خون غني از سلولهاي بنيادي است.
سلولهاي بنيادي خون بند ناف همانند سلولهاي بنيادي خونساز مغز استخوان تقسيم مي شوند تا به توليد:
• سلولهاي قرمز، که اکسيژن را به تمام بدن حمل مي کنند.
• سلولهاي سفيد، که در سيستم ايمني فعالانه شرکت دارند.
• پلاکتها که به انعقاد خون کمک مي کنندبپردازند
همچنين قادر به ساخت انواع سلولهاي ديگر و ترميم و نگهداري سلولها در هنگام جراحت مي باشند.
4)سلولهاي بنيادي خونساز
بدون شک يکي از مهم ترين دستاوردهاي علم پزشکي در نيمه ي دوم قرن بيستم ، Hematopoitic stem cell therapy يا درمان با استفاده از سلول هاي بنيادي خونساز است.جايزه نوبل 1990در فيزيولوژي يا پزشکي، به علت کشف پيوند سلول و ارگان ها در درمان بيماري به Joseph E.murray & E.donnall Thomas اهدا شد.اين جايزه نه فقط به خاطر قدر داني از کمک بزرگي بود که در زمينه پيوند ارگان و سلول هاي بنيادي خونساز شد، بلکه همچنين به علت اهميت تکنولوژي پيوند در کار باليني بود.
پيوند سلول هاي بنيادي خون ساز،باعث درمان بعضي از انواع سرطان ها،از کار افتادن مغز استخوان ، اختلالات ارثي متابوليسم و نقص ايمني مادرزادي شديد مي شود، که همگي کشنده هستند.(7)
درمان با سلولهاي نبيادي خونساز ،همان چيزي است که ما قبلا "پيوند مغز استخوان مي ناميديم . در طول سه دهه گذشته ،دانشهاي تجربي فراواني رويهم جمع شده اند و اطلاعات عميقي را فراهم آورده اند که امکان استفاده بهينه از اين فرايند را در درمان سرطانهاي خون ، به ويژه Acute Myelogenic Leukemia، بيماري هوچيکن و لنفوم هاي ديگر و اخيرا" Multiple Myeloma فراهم اورده است. اين فرايند مي تواند همچنين در درمان بعضي تومورهاي غير خوني يعني solid tumor ها به ويژه سرطان پستان بکار رود. درمان با استفاده از سلول هاي بنيادي خون ساز مي تواند اميدي براي درمان تالاسمي،کم خوني سلول داسي شکل،multiple Scerosis ،Systemic Scleroderma ،sever systemic lupuserythmatous و آرتريت روماتوئيدهايي که پيش آگهي بدي دارند ، نيز باشد.
منابع :
روزنامه شرق
http://www.ardalan.id.ir/
http://phalls.com/
http://www.govashir.com/خ