سلول‌های بنیادی

سلول‌های اولیه‌ای هستند که توانائی تبدیل و تمایز به انواع مختلف سلول‌های انسانی را دارند و از آنها می‌توان در تولید سلول‌ها و نهایتا بافت‌های مختلف در بدن انسان استفاده کرد .

منابع اصلی سلول‌های بنیادی شامل : مغز استخوان، بند ناف و جفت می‌باشد . امروزه استفاده از این سلول‌ها جهت ترمیم بافتهای آسیب دیده انسانی در حال گسترش است .

جالب اینکه سلول‌های بنیادی چند پتانسیلی هستند یعنی قابلیت تبدیل به بافت‌های مختلف را دارند اعم از بافت عصبی ؛ عضلانی ؛ پوششی و غیره. که این توانائی محور اصلی توجه به سلول‌های بنیادی است .

مزیت اصلی سلول‌های بنیادی بند ناف این است که بسیار اولیه بوده و توان تمایز بالایی دارند.همچنین سلول‌های مشتق از مغز استخوان ( BMCs ) توان تمایز بالایی دارند.

[ویرایش] کاربردهای سلول‌های بنیادی
• بیماران قلبی:
توصیه می‌شود برای افرادی که در مراحل وخیم بیماری قلبی بوده و در انتظار دریافت قلب پیوندی به‌سر می‌برند، در کنار تجویز داروهای سرکوب‌کننده سیستم ایمنی، از روش پیوند سلول‌های بندناف به‌عنوان یک روش کمکی استفاده کرد. بر این اساس، این ایده در دنیا مطرح شده است که نمونه
• بیماران کبدی:
پیوند سلول‌های بنیادی علاوه بر بیماران قلبی در سایر بیماران نیز نتایج خوبی را نشان داده است. برای مثال، در حال حاضر اگر بیماری دچار سرطان کبد باشد، جراح مجبور است برای جلوگیری از انتشار سرطان (متاستاز) به بخش‌های دیگر بدن، بخش سرطانی کبد را نابود کند.

برای این منظور معمولاً طی دو عمل جراحی هم‌زمان، خون ناحیه سرطانی کبد را قطع می‌کنند تا بافت*

استفاده سلول های بنیادی در cloning :
یک دودمان سلول بنیادی جمعیتی از سلول ها است که مستمرا تقسیم شده و از بافت های انسان یا دیگر موجودات بدست می آید .

محققین برای اهداف درمانی و پژوهشی از سلول های بنیادی جنینی و بالغ استفاده می کنند . Totipotent: این سلول ها توانایی تولید تمام سلول های مورد نیاز یک موجود زنده را داشته و عاقبت آنها مشخص نیست و بر اساس نیاز ، توانایی تبدیل شدن به هر دارند. ۳- تماس سلول- سلول باعث متعهد بودن یک سلول بنیادین در لانه گزینی و رشد و تکثیر آن می مامع بيان ژن مي گردد.

تحت شرايط نوترکيبي به واسطه cre توالی خاتمه خارج شده و بيان ژن دوباره فعال مي گردد. مدل سازي بيماري ها: توانايي ايجاد جهش هاي جايگاه خاص و ناک اوت کامل ژنها توسط gene targeting منجر به توليد موشهاي مدل براي انواع بيماري ها از جمله بيماريهاي عصبي و متابوليک و خوني شده است.

يک مثال مربوط به آلزايمر مي باشد که حداقل بر اثر جهش در ۴ ژن ايجاد مي شود . افزايش دز ژن و جهش در پروتئين پيش ساز بتا آميلوئيد (APP) با آلزايمر در ارتباط بوده جهش در زن آپوليپوپروتئين E نيز با ريسک افزايش يافته و کاهش سن شروع بيماري در ارتباط است.

امروزه توسط gene targeting در سلول هايES مدل هاي موشي ايجاد شده اند که حاوي يک جهش نقطه اي در ژن APP و يا ژن ApoE ناک اوت شده مي باشند. به کمک BAC و يستم هاي نوترکيبي جايگاه خاص مثل cre/Lox P مدل هايي براي جابه جايي هاي کروموزومي براي سرطانهاي خاص ايجاد کرده اند.

رد يابي دودمانها :همانطور که ذکر شد يک استفاده تکنولوزيgene targetiung قرار دادن يک ژن گزارشگر تحت کنترل يک پروموتر اندوژن براي مطالعه الگوي بيان ان ژن مي باشد(knock in) . به کمک اين تکنيک امکان رد يابي دودمانها يا انجام fate mapping توسط دستکاري ژنتيکي را فراهم آورده است .

در اين سيستم يک ريکامبيناز جايگاه خاص مثل cre تحت کنترل پروموتر خاصي در دودمان يا cell type خاصي قرار مي گيرد. موشهاي تهيه شده توسط اين سلول هاي ES مي توانند با موش هاي داراي يک ژن گزارشگر همراه با يک توالي خاتمه کراس داده شوند.

بيان cre در سلول هاي خاص دودمان که بر اثر نوترکيبي بين جايگاههاي LoxP ، برداشت توالي خاتمه و بيان ژن گزارشگر مي باشد ، انجام مي گيرد . بنابر اين تمام اولاد سلول هاي اوليه بيان کننده cre با ژن گزارشگر نشاندار مي شوند .

بدين ترتيب مي توان سرنوشت اخلاف سلول هاي مختلف را طي تکوين دنبال نمود
سلول های جنین های کلون شده موقعیت جدیدی برای مطالعه بیماری هایی که ژن آنها شناخته نشده است ایجاد می کند .

بیماری motor neuron disease(بیماری نورون های حرکتی ) یکی از این موارد است . تخریب نورون های حرکتی علت عمده این بیماری کشنده می باشد اما علت دقیق بیماری به درستی شناخته نشده است . چندین فاکتور ژنتیکی و محیطی به نظر می رسد که در این بیماری نقس داشته باشند گرچه علت تخریب نورون ها شناخته نشده است .

اکثر موارد این بیماری sporadic می باشند اما ۵-۱۰ % وراثتی اند . در میان این موارد خانوادگی جهش های ژن سوپر اکسید دیس موتاز (SOD 1) مسئول تقریبا ۲۰ % موارد می باشد و آنالیز ژنتیکی نشان می دهد که حداقل ۴ ژن دیگر هنوز در رابطه با این بیماری شناخته نشده اند .

در ابتدا گمان می رفت که علت این بیماری کاهش عملکرد ژن باشد اما این گمان به نظر نمی آید که صحیح باشد . موش هایی که در آنها ژن SOD 1 اندوژن حذف شده دچار بیماری نورون های حرکتی نمی شوند در حالی که موش هایی که اشکال موتان ژن انسانی را بیان می کنند دچار فلج می گردند . چون موش ترانس ژنی که ژن انسانی را حمل می کند دو نسخه ژن خودش را نیز دار است ، این مشاهده نشان می دهد که تاثیر جهش به خاطر اثر سیتوتوکسیک یک پروتئین غیر طبیعی است و نه به خاطر نبود عملکرد پروتئین .

چندین منبع سلولی جدید دارای بیماری وجود دارد که آشکار می کنند این پروتئین چگونه باعث تخریب نورون ها می شود . اگر غربال ژنتیکی پیش از کاشت جنین در مورد مواردی که موتاسیون ها شناخته شده اند انجام گیرد ، سلول های بنیادی جنینی حاوی جهش را می توان از جنین بدست آورد . متناوبا ، جهش های شناخته شده را می توان به سلول های بنیادی جنین وارد کرد (جنینی که فاقد بیماری است) .

در نتیجه سلول های دارای بیماری نورون های حرکتی با دودمان اولیه متفاوت خواهند بود . هر چند این روش ها فقط در مواردی در دسترس می باشند که جهش شناخته شده باشد (تقریبا ۲% موارد ) .

در ۸ % از موارد ، حالت بیماری وراثتی است اما ژن آن کشف نشده است و SCNT در این موارد فرصت های جدیدی ایجاد می کند .

روش های مختلفی برای استخراج انواع سلول های خاص از دودمانهای سلول های بنیادی ابداع شده ، گرچه در اکثر موارد هنوز عملکرد نرمال آنها پس از انتقال به بدن تائید نشده است .

در هر رژیم درمانی ، باید از دفع ایمنولوژیکی سلول های پیوند شده جلوگیری کرد اما پاسخ ایمنی احتمالا در بیماری های مختلف متفاوت است . سلول های جنین های کلون شده ، در شرایطی مثل بیماری های قلبی عروقی که در انها دفع ایمنی می تواند توسط پیوند سلول های سازگار از نظر ایمونولوژی جلوگیری شود ، بسیار با ارزش است . بیماری های دیگری که به عنوان کاندیدا های مناسبی برای سلول درمانی می باشند بیماری های خود ایمنی شامل دیابت نوع ۱ می باشند .

در مورد این بیماری ها انتقال سلول های مشابه ار نظر ایمنی به فرد بیمار ، موجب دفع سلول ها می گردد . سلول های بنیادی ، سلول هایی هستند که واقعا می توانند به هر کدام از ۲۰۰ نوع سلول بدن انسان تبدیل شوند .

برای انجام این نوع درمان دو چالش در پیش رو وجود دارد : ۱- وادار کردن سلول های بنیادی به تبدیل شدن به سلول مورد نظر ۲- وادار کردن بدن به پذیرفتن آنها . اولین مشکل در مورد استفاده از سلول های بنیادی منبع به دست آوردن آنها است . هر کسی دارای سلول های بنیادی می باشد ، مثلا در مغز استخوان ، اما در کودکان و بالغین این سلول ها قبلا کمی تخصصی شده اند .

بسیاری از محققین شک دارند که آیا این سلول ها می توانند به انواع سلول های مورد نیاز تبدیل شوند یا خیر . بنابراین در انجام تحقیقات و معالجات از سلول های بنیادی جنینی استفاده می شود که هنوز تخصصی نشده اند .

امروزه اکثر سلول های بنیادی را از جنین های IVF و یا سقط شده به دست می آورند . در مورد IVF ، یک جنین ۵ روزه –بلاستولا – در رحم یک زن کاشته می شود و ۹ ماه بعد یک نوزاد متولد خواهد شد . جنین های اضافی برای موارد عدم موفقیت یا حاملگی های بعدی نگه دارای می شوند .

برای تهیه سلول های بنیادی های جنینی برای تحقیق ، بعضی از سلول های بلاستولا های اضافی را خارج می کنند و در ظروف مجزا برای رشد ، کشت می دهند . برای تبدیل این سلول ها به دودمانهای سلولی بنیادی دائمی ( دارای عمر طولانی ) سلول ها با فاکتور های رشد خاصی تغذیه می شوند . بلاستولا ها در این عملیات از بین خواهند رفت .

در دیابت نوع ۱ ، به کمک تولید سلول های پانکراس به دنبال روشی برای جایگزین کردن سلول های سازنده انسولین از دست رفته می گردیم . هدف از این نوع درمان جلوگیری از تزریق دائم انسولین و جلوگیری از مشکلاتی است که بعدا زندگی بیماران را تهدید می کنند . در یکی از تحقیقات سلول های بنیادی جنینی موش را وادار به تبدیل شدن به سلول های تولید کننده انسولین کرده اند اما از این سلول ها نمی توان برای انسان استفاده کرد .

در یک سری آزمایشات که در اسرائیل انجام گرفته اند توانسته اند به موش هایی که سیستم ایمنی انها توسط دستکاری ژنتیکی مهار شده ، سلول های بتای کلون شده پانکراس را پیوند دهند ، ولی در انسان نمی توان این کار را انجام داد و همچنین یکی از اهداف این نوع درمان جلوگیری از رد پیوند است زیرا دارو های سرکوبگر ایمنی اثرات نامطلوبی مثل ناهنجاری کلیوی و افزایش خطر ابتلا به سرطان را ایجاد می کنند .

در یکی از پژوهش ها تلاش شده تا سلول های بنیادی را در حالی که توسط کپسولی احاطه شده اند به بدن وارد کنند تا مانع دفع ایمنی گردند . در درمان به کمک سلول های بنیادی برای جلوگیری از دفع بافت از هسته سلول های فرد بیمار استفاده می شود .

دانشمندی به نام Skorecki در صدد است تا شکل تغییر یافته ای از این تکنیک را مورد استفاده قرار دهد و از ترکیب مهندسی ژنتیک و کلونینگ استفاده کند . او معتقد است که انجام therapeutic cloning برای هر بیمار به کمک سلول های خودی بسیار گران و غیر عملی است . در این روش قرار است سلول های بنیادی بالغ کلون شده را طوری تغییر ژنتیکی دهند که توسط سیستم ایمنی دفع نگردند و برای درمان هر بیماری می توان از این سلول ها استفاده کرد .

تا کنون توانسته اند سلول های بنیادی انسان را به سلول های خون ، عصبی و سلول های بتای پانکراس تبدیل کنند . اما اگر بر مشکل دفع پیوند هم غلبه شود سوالی که باقی می ماند این است که آیا سلول های پیوند شده در بدن عملکرد نرمال خواهند داشت یا نه ؟

مثلا در این مورد در استرالیا سلول های عصبی تولید شده اند و به مغز نوزاد موش پیوند شده اند و عملکرد طبیعی داشته اند . اما هنوز هم قطعیت این موضوع در انسان و یا بیماری های دیگر مشخص نشده است .

یکی از کاربرد هایSCNT جلوگیری از انتقال بیماری از والدین به نسل بعد می باشد ( بیماری هایی که بر اثر جهش یا ناهنجاری ژنوم هسته ای نمی باشند مثلا بیماری های میتوکندریایی) . میتوکندری های اسپرم به فرزند منتقل نمی شوند بنابراین بیماری های میتوکندریایی فقط از مادر به فرزند منتقل می شوند .

برای جلوگیری از این بیماری ها می توان هسته یکی از سلول های یک جنین مبتلا به بیماری میتوکندریایی را خارج کرده و به سیتوپلاسم یک تخمک سالم منتقل کرد و این تخمک سالم را در رحم مادر کاشت. در یکی از آزمایشات انج