سلول هاي بنيادي جنيني :

A.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.
B.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.
C .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]
D :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.