سلول بنیادی

سلول بنیادی چکیده
سلول بنیادی یکی ازسحر آمیز ترین مسا ئل زیست شناشی امروز است. این سلول دارای دو ویژگی مهم است که آن را ازانواع سایر سلولها متمایز ساخته است. اول اینکه این سلول، سلول تمایز نیافته ای است که میتواند برای مدت طولانی در طول چرخه های سلولی تکثیر شود. دوم اینکه در شرایط فیزیولوژیکی و آزمایشگاهی خاصی این سلول میتواند به سلول هایی با عملکرد ویژه تبدیل شود.
دو نوع سلول بنیادی وجود دارد : "سلول بنیادی جنینی" و "سلول بنیادی بالغ " . سلول بنیادی جنینی از جنین به دست می آید ؛ جنینی که حاصل باروری تخم در محیط آزمایشگاه باشند ؛ نه در بدن انسان.سلول بنیادی بالغ ، سلول تمایز نیافته ای است که در بسیاری از ارگانها و بافتها یافت میشود و میتواند تقسیم شده و به سلولهایی با عملکرد خاص تبدیل شود . فرایند هایی مثل سلول درمانی و کلونی سازی ، که از راهکارهای موثر درمان در بسیاری از بیماریهای علاج ناپذیر میباشند ، ریشه در سلول بنیادی و طبیعت اعجاب انگیز آن دارند . در این مقاله مروری در مورد سلول بنیادی ، انواع و ویژگی های آن بحث میشود.
سلول های بنیادی جنین انسان
سلول های بنیادی جنینی در لایه درونی بلاستوسیست انسان، در مراحل اولیه رشد رویان( از روز چهارم تا هفتم بعداز باروری) یافت می شوند. اگر سلول های بنیادی جنین انسان، که ما از اینجا به بعد آنها راHESC می خوانیم، از رویان جدا شده ودر شرایط مناسب آزمایشگاهی کشت داده شوند می توانند به شکل تمایز نیافته به رشد خود ادامه دهند؛ درعین حالی که توانایی تمایز یافتن به هر یک از سه لایه اصلی سلول های رویانی را دارامی باشند.Thomsonو همکارانش برای اولین بار در سال ۱۹۹۸ توانستند موفق به کشت HESCدرمحیط آزمایشگاه شوند. همان طور که گفته شد این سلولها می توانند بارهاوبارها تکثیرشده وسلول هایی را بوجود آورند که مانند خودشان دارای قدرت تمایز هستند . برای تکثیر سلول ها در آزمایشگاه قبلا"از سلول های سرطانی استفاده می شد که البته در هرتقسیم سلول هایی غیر طبیعی و ناپایدارنیزوبوجود می آورنداماامروزه میتوانHESCها رابه کارگرفت که می توانند تا مدت ۲سال به مجموعه های کامل ودست نخورده ای از کروموزم ها تقسیم شوند .
اکنون ۲دهه است که روی سلول های بنیادی رویانی موش ها کار می شود . برای آن که بتوانیم سلول های بنیادی موش را در شرایطی نگه داریم که تمایزپیدا نکنند باید آنها را در ماده ای به نام LFTیاLeukemia Inhibitoriy Faktor کشت دهیم .اما در مورد HESCها این مساله متفاوت است، چون برای جلوگیری از ایجاد تمایز باید آنها را در یک ظرف پطری که حاوی سرم گاو است، و روی لایه ای از سلولهای جنینی موش کشت داد . اگر این سلولها را از محیط مذکور در آورده و درون مایع بریزیم تشکیل اجسام کروی شکلی به نام "اجسام رویانی"را میدهند که این اجسام نیز دارای قدرت تمایز به هر سه لایه اصلی جنینی می باشند. سلول هایی که از اجسام رویانی مشتق میشوند به سلول های قلب ،اپی تلیالی رنگدانه دار وبدون رنگدانه و سلول های عصبی تبدیل می شوند.
اگرHESCها به بدن موش تزریق شوند ایجاد توده های سلولی به نام تراتوما می کنند که ازآنجایی که دارای قدرت تمایز به هر سه لایه هستند، می توانند تومورهای مختلف در بدن موش ایجاد کنند.این شواهد نشان می دهد که چگونه وقتی HESCها در محیط غیر طبیعی قرار گیرند تبدیل به سلول های سرطانی یاneoplastic میشوند .Thomson و همکاران اظهار میکنند که HESC ها میتوانند روزی منبع پایان ناپذیر تولید سلولهای تمایز نیافته در آزمایشگاه باشندو بعد ها به عنوان سلولهای کبد ، پانکراس ویا سلولهای عصبی برای مقاصد درمانی مورد استفاده واقع شوند. البته مساله مهمی که در اینجا مطرح است وجود آنتی ژنهای تطابق بافتی در گیرنده پیوند است- یا همان "رد پیوند"- پیشنهاد میشود با استفاده از روشهای مهندسی ژنتیک سلولهای بنیادی را به نحوی با سیستم ایمنی سازگار کرد تا واکنش ایمنی کمتری را شاهد باشیم. این کار با ایجاد یک تناظر ژنتیکی دقیق بین گیرنده پیوند از یک طرف و بافتی که از منت ها ایجاد میشود از طرف دیگر، امکان پذیر است ؛ و این تناظر دقیق با استفاده از روشSCNT(somatic cell nuclear transfer)در تولید سلول بنیادی(شکل ۱) ، قابل وصول است.( ۱)
سلول بنیادی بالغ
در طول چند سال اخیر گزارش های علمی از وجود سلولهای بنیادی بالغ در موش در ارگانهایی مثل مغز، ماهیچه ، پوست، دستگاه گوارش،قرنیه،شبکیه،کبد وپانکراس آورده شده است که این سلولها قادرند قسمتهای آسیب دیده بافت خود را،از نو بسازند.چنین سلولهایی در انسان بالغ نیز وجود دارند و ممکن است روزی برای مقاصد درمانی به خدمت گرفته شوند . به کار گرفتن سلول های بنیادی برای درمان به چند دلیل امری بسیار مطلوب است :اول اینکه فعالیت سلولهای بنیادی بالغ به طور طبیعی منجر به ایجاد یک بافت خاص متشکل از چندین سلول میشود که هر کدام قادرند در صورت انتقال به بدن یک بیمار، تمام اجزای بافت را از نو بسازند . دوم اینکه بعضی از سلولهای بنیادی بالغ ،فاکتور های رشدی ترشح میکنند که میتواند محل اقامت دیگر سلولها را در بافت دستخوش تغییر کنند ؛که این ویژگی نیز میتواند در موقع انتقال این سلولها اثرات سود مندی داشته باشد. سوم اینکه بعضی از ســـــلولهای بنیادی بالغ قادرند به بافتهای صدمه دیده مهاجرت کنند.این ویژگی می تواندباعث شود که این سلول ها در موقع پیوندخودشان محل های مورد نظرراپیدا کنند.اگر سلول بنیادی بالغ در یك محیط مناسب قرارداده شوند، می توانند سلول های بافت های مختلف رابه وجودآورند.اما این کاربا چه الگویی صورت می گیرد وآن ها چه نوع سلول هایی را تولید خواهند کرد؟
I.Mackenzie و همکارانش نشان دادند که توانایی سلول های بنیادی اپی تلیاال (كه نوعی از سلول های بالغ بنیادی هستند)برای ایجاد کلونی رده های سلولی یک ویژگی ذاتی است؛ اما تمایز دوباره وایجاد ساختمانهای خاص تنها درپاسخ به محرک های محیطی رخ می دهد.(۲)
سلول درمانی آسیب به استخـوان دراثر بیماری یا در اثر ضربه ، یک مساًله ی شایع است که علاوه بـراین که باعـث آزار بسیاری ازبیماران می شود، هزینه های زیادی را نیز به وجود می آورد. روش های درمانی در حال حاضر تا حدی موفق هستند چون از یک طرف درمان در این مورد طولانی مدت است واز طرفی دهندگان پیوند استخوانی محدود است.
R.canceddaوهمکاران ازترکیبی از سلول های بنیادی اسـترومای مغـز استخوانBoneMarrowStemCellsیاbmscو سرامیك در درمان یک شکاف ، که در تمام لایه های استخوانی در دیافیزاستخوان تیبیا در یک گوسفند بالغ ایجاد شده بوداستفاده كردند . آن ها سلول های مغز استخوان خود گوسـفـــنـد را جدا کرده وآن ها را در آزمایشگاه کشت دادند تا به یک استوانه سرا میکی خلل و فرج دار تبد یـل شد و سپـس آن ها در محـل صدمه دیـده در استخوان تیبیای حیوان کاشتند.به منظور ثابت کردن پیوند ،از فیکساتورخارجی نیزاستفاده شد. سرامیک گفته شده کاملآ با استخوان یکی شد و از نظر عـملکرد نیزبه خوبی تطابق یافـت؛علاوه برشکل ظاهری استخوان که گویای این مطلب بود،اشعه ، میکروگرافی، بافـت شناسی و مطالعات دیگر نیزاین مطلب را تایید می کرد. پس از به دست آوردن نتایج از مدل حیوانی آن ها این روش را با رعایت کامل مسائل اخلاقی در مورد ۶ انسان نیز پیاده کردند. آنها صرف نظر از تعداد کم بیماران ، این امر را بسیارامید بخش خواندند.(۳)
Christopher Bjorson از دانشگاه واشنگتن و Angelo Viscovi از انستیتوی ملی نورولوژی ایتالیا نشان دادند كه هم سلول های جنینی و هم بالغ ،اگر به موش هایی پیوند زده شوندکه مغزاستخوان آن هاتوسط اشعه از بین برده شده است، می توانندمانند سلول خون ساز عمل کنند.(۴)سلولهای بنیادی عصبی سلولهای بنیادی عصبی رامیتوان در گونه های بسیاری از پستانداران در مراحل مختلف حیات آنان یافت. در شرایط فیزیولوژیكی یآزمایشگاهی خاص، آنها ظرفیت زیادی برای تکثیر خود دارند. سلولهای بنیادی عصبی میتوانند به تمام سلولهای اصلی عصبی یعنی: نورونها ، آستروسیتها و الیگودندروسیتهاتبدیل شوند .
این سلول ها می توانند دردرمان بیماریهای نورولوژیکی انسان مثل پارکینسون،هانتینگتون،مالت یپل اسکلروزوصدمات ناشی سکته های مغزی به کا روند. با توجه به اینکه سلول های بنیادی عصبی توانائی مهاجرت دارند،می توانند به عنوان پروتئین های درمانی یا ناقل های سلولی به کار روند ؛ همین طور در اصلاح بیماری های ژنتیکی دستگاه عصبی مرکزی وتومورهای مشخصی که به سایتوکاینها جواب میدهند.(۵) تحقیقات جدید نشان میدهند که سلولهای بنیادی عصبی که قبلا"تصور می شد فقط می توانند به سلولهای عصبی تبدیل شوند، میتوانند خود را مبدل به سلولهای پیش سازخونی کنند. (۶)
درمان با 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.(۸)
کلونی سازی
در این فرایند ، کروموزوم های یک تخم از آن جدا شده و یک تخم بدون هسته ایجاد می شود . سپس کروموزوم های یک سلول پیکری(somatic) خواه از یک فرد ، خواه از یک جنین، جایگزین کروموزم های سلول تخم گفته شده می گردند. سپس این سلول تخم، تحریک شده و در بعضی موارد شروع به تقسیم شدن می کند و اگر تقسیم شدن رخ دهد ، تقسیم های سلولی منجر به ایجاد یک بلاستو سیست ، یعنی رویان در مرحله قبل از لانه گزینی ، می شوند. سپس این بلا ستوسیست به رحم یک حیوان انتقال داده می شود. لانه گزینی موفق باعث رشد بیشتر آن و گاهی اوقات تولد یک حیوان می گردد . این حیوان یک کلونی از فردی است که دهنده سلول اولیه آن بوده است . DNA هسته آن تنها از یک والد به ارث برده شده است .
البته کلونی سازی در مورد انسان از جنبه های اخلاقی خاص خود برخوردار است؛ رضایت خود اشخاص، پذیرش جامعه برای این موضوع و بسیاری مسائل اخلاقی دیگر برای انسان حائز اهمیّت ویژه اند.