یاخته‌های بنیادی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
یاخته‌های بنیادی
Mouse embryonic stem cells.jpg
یاخته‌های بنیادی جنینی موش
Human embryonic stem cell colony phase.jpg
Human embryonic stem cell colony on mouse embryonic fibroblast feeder layer
لاتین cellula precursoria
کد TH H2.00.01.0.00001

«یاخته های بنیادی» یا «بُن‌یاخته ها» ، یاخته‌هایی با توانایی تقسیم بالا هستند. یاخته های حاصل از تقسیم بُن‌یاخته ها به انواع مختلف یاخته های دیگر تمایز می یابند و ممکن است در مسیر تمایز، مانند یاخته های عصبی ، قابلیت تقسیم شدن را از دست بدهند. از بُن‌یاخته ها می توان در تولید یاخته ها و نهایتا بافت های مختلف نیز استفاده کرد. امروزه استفاده از این یاخته‌ها جهت ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده در حال گسترش است.

یاخته های بنیادی را بر اساس میزان توانایی آن ها در تولید بافت های مختلف، به «تمام توان» (totipotent)، «پر توان» (pluripotent)، «چند توان» (multipotent) و «تک توان» (unipotent) تقسیم می کنند.

تکنولوژی یاخته های بنیادی علاوه بر استفاده از این یاخته ها جهت درمان بیماری ها و ترمیم و نو سازی بافت ها، اخیرا روی تولید این یاخته ها نیز متمرکز شده است. نوبل پزشکی سال ۲۰۱۲ به خاطر کشف روشی برای بازسازی یاخته های بنیادی از یاخته های تمایز یافته، مشترکا به دکتر جان بی. گوردون (John B. Gurdon) و شینیا یاماناکا (Shinya Yamanaka) اعطا شد.

منابع اصلی یاخته‌های بنیادی شامل: مغز استخوان، بند ناف، پالپ دندان، بعضی بافت های چربی و جفت می‌باشد.

دسته بندی یاخته های بنیادی[ویرایش]

بُن‌یاخته ها را به دو شکل دسته بندی می کنند. در یک دیدگاه، یاخته های بنیادی دوران جنینی را pluripotent یا «پر توان» و یاخته های بنیادی موجود در افراد بزرگسال را unipotent یا «تک توان» می نامند. به این معنا که یاخته های بنیادی بزرگسالان تنها می توانند سلول های تمایز یافته متعلق به بافتی که در آن قرار دارند را تولید کنند و وظیفه ترمیم و نوسازی را بر عهده بگیرند اما یاخته های بنیادی جنینی قادر به تولید سلول های تمایز یافته ی تمام بافت های بدن هستند. اخیرا دقت این تقسیم بندی با کشف سلول های بنیادی مشابه سلول های مزانشیمی اولیه جنینی در پالپ دندان و بعضی بافت های چربی زیر سوال رفته است.

دیدگاه دوم [۱]، سلول ها را بر اساس توان آن ها در ساخت سلول های تمایز یافته به شکل دقیق تری دسته بندی می کند:

  • «تمام توان» یا totipotent: به سلول تخمک و سلول های جنین در مرحله ۴ سلولی و ۸ سلولی گفته می شود که می توانند تمام بافت های بدن و همچنین پرده های آمنیون (درون شامه) و کوریون (برون شامه) و جفت را ایجاد کنند. این یاخته ها را می توان از جنین های چهار یا پنج روزه حاصل از تخمک هایی که با روش های آزمایشگاهی لقاح داده می شوند به دست آورد و در محیط های کشت اختصاصی رشد داد. از این رو، یاخته های تمام توان به یاخته های بنیادی جنینی هم معروف هستند.
  • «پر توان» یا pluripotent: به سلول هایی گفته می شود که می توانند سلول های چندین بافت را تولید کنند. از جمله سلول های لایه اکتودرم، مزودرم و اندودرم که به ترتیب مربوط به لایه های خارجی، میانی و داخلی جنین هستند. یاخته های بنیادی اکتودرمی، پیش ساز سلول های پوست و سلول های دستگاه عصبی هستند. یاخته های مزودرمی پیش ساز بافت های عصبی، ماهیچه ای، چربی، همبند، خون، سلول های لوله های کلیوی و ... هستند. یاخته های اندودرمی پیش ساز سلول های لوزالمعده، تیروئید و سلول های ریوی هستند. در افراد بزرگسال هم، نوعی از یاخته های بنیادی پر توان که منشا مزودرمی دارند، در پالپ دندان و بعضی بافت های چربی یافت می شوند. نوعی از این یاخته ها (یاخته های بنیادی خون ساز جنینی) را می توان از خون باقی مانده در بند ناف، پس از تولد نوزاد به دست آورد. ویژگی مهم این یاخته ها نابالغ بودن لنفوسیت های آن است. از این رو می توان با پیوند زدن آن ها به مغز استخوان افراد بیمار علاوه بر تامین سلول های خونی جدید برای آنها، انتظار موفقیت بالایی از عمل پیوند داشت. از آن جا که یاخته های بنیادی خون ساز جنینی «پر توان» هستند و قابلیت تمایز به تمام بافت های بدن را دارند؛ به دست آوردن آن ها از بند ناف افق جدیدی برای درمان بسیاری از بیماری ها در آینده نه چندان دور ترسیم می کند.
  • «چند توان» یا multipotent: یک رده پایین تر از سلول های پر توان محسوب می شوند و می توانند سلول های مختلف یک بافت معین را تولید کنند. مانند سلول های بنیادی مغز استخوان که قادر به تولید انواع سلول های مختلف بافت خونی، شامل سلول های قرمز، سفید، لنفوسیت ها و پلاکت ها هستند. یاخته های بنیادی موجود در بافت های مختلف (عصبی، پوست و ...) افراد بزرگسال، در این دسته قرار می گیرند.
  • «تک توان» یا unipotent: به سلول هایی گفته می شود که فقط توانایی تولید یک سلول متمایز را دارند. مانند لنفوسیت های B که تنها قابلیت تولید پلاسموسیت ها را دارند.

تقسیم یاخته های بنیادی[ویرایش]

ویژگی عمومی همه یاخته های بنیادی، «خود نو سازی» آن ها از طریق تقسیم میتوز است. به این صورت که یکی از دو سلول دختر حاصل از تقسیم هر یک از سلول های بنیادی، همانند سلول مادر باقی می ماند و دیگری وارد مسیر تمایز می شود. یکی از معروف ترین مثال ها در این مورد؛ تشکیل B خاطره در کنار پلاسموسیت حاصل از تقسیم یک سلول B فعال شده است.

مکانیزمی که تعیین می کند کدام سلول تمایز پیدا کند؛ می تواند برونگرا یا کاملا درونی باشد. برای مثال در یاخته های بنیادی خون ساز این مکانیزم برون‌گراست. به این معنا که از دو سلول دختر حاصل از تقسیم، سلولی که با سلول استخوانی (استئوبلاست) ارتباط دارد؛ تمایز نیافته باقی می ماند. در بعضی سلول ها این مکانیزم درونگراست. در این نوع یاخته های بنیادی هنگامی که دو سلول دختر هنوز کاملا جدا نشده اند؛ پروتئین هایی به یکی از آن ها منتقل می شوند و سرنوشت ِسلول را به سوی تمایز می برند.

کشت یاخته‌های بنیادی[ویرایش]

جنین ۳ تا ۵ روزه را بلاستوسیست می‌نامند. یک بلاستوسیست توده‌ای متشکل از ۱۰۰ یاخته و یا بیشتر است. یاخته‌های بنیادی، یاخته‌های درونی بلاستوسیست هستند که در نهایت به هر یاخته، بافت و اندام درون بدن تبدیل می‌شوند.

رشد یاخته‌های بنیادی در محیط آزمایشگاه را اصطلاحاً کشت یاخته‌ای می‌نامند. در واقع جدا کردن یاخته‌های بنیادی جنینی از طریق انتقال سطح داخلی بلاستوسیست به یک ظرف کشت آزمایشگاهی پلاستیکی که شامل یک بستر تغذیه‌ای به نام محیط کشت می‌باشد انجام می‌گیرد. تقسیم و ازدیاد یاخته‌ها بر روی سطح این ظرف انجام می‌گیرد. سطح داخلی این ظرف معمولاً به وسیله یاخته‌های پوست جنین موش پوشیده شده‌است. این یاخته‌ها قادر به تقسیم شدن نیستند. به این لایه پوشانندهٔ یاخته‌ای در اصطلاح لایه تغذیه‌ای (به انگلیسی: feeder layer) گفته می‌شود. دلیل استفاده از این یاخته‌ها فراهم آوردن یک سطح طبیعی به منظور چسپیدن یاخته‌های بنیادی به آن و عدم جداشدنشان است. در ضمن یاخته‌های این لایه مواد مغذی را به داخل محیط کشت رها می‌کنند.

پس از چند روز یاخته‌های کشت داده شده شروع به رشد و تقسیم شدن در این محیط می‌کنند. هنگامی که این عمل انجام گرفت یاخته‌های کشت‌ داده‌ شده که زیاد شده‌اند را از این محیط برداشته و به محیطهای تازهٔ کشت منتقل می‌کنند. روند کشت مجدد یاخته‌ها بارها و بارها به مدت چند ماه تکرار می‌شود. بعد از ۶ ماه یا بیشتر ۳۰ یاختهٔ اولیه تبدیل به هزاران میلیون یاختهٔ بنیادی جنینی می‌شوند. یاخته‌هایی را که در این دوره ۶ ماه و در این محیط کشت مخصوص تقسیم شده و در عین حال تماییز نیابند را پرتوان (pluripoten) می‌نامند.

اخیرا راه حل‌هایی‌ جهت کاهش مدت زمان تولید یاخته های بنیادی ارایه شده است.[۲]

تولید سلول های بنیادی از سلول های تمایز یافته[ویرایش]

پژوهش هایی که درباره ویژگی های اساسی سلول های بنیادی انجام شد؛ امکان ایجاد تئوری هایی درباره نحوه ساخت سلول های بنیادی از سلول های تمایز یافته را به وجود آورد. در یکی از پژوهش های اولیه در این باره، دکتر John B. Gurdon با یک آزمایش کلاسیک در سال ۱۹۶۲ نشان داد که تمایز یک پدیده برگشت پذیر است. در این آزمایش؛ دکتر گوردون هسته یک سلول بالغ روده را در یک سلول تخم غورباقه که هسته آن خارج شده بود، ادغام کرد و مشاهده کرد که مراحل تمایز با موفقیت انجام می شود. پژوهش های جدید بیولوژیک مولکولی نشان دادند که سلول های بنیادی «پرتوان» دو ویژگی اصلی دارند. اول این که ساختار کروماتین در هسته آن ها فشرده نیست (یوکروماتیک هستند). دوم این که یک تعادل خاص بین فاکتور های رو نویسی و ساختار کروماتین آن ها برقرار است. به عبارتی ساختار کروماتین (که با ایجاد تغییرات اپی‌ژنتیکی روی پروتئین های کروماتین، قابل تغییر است) روی بیان ژن فاکتور های رونویسی تاثیر دارد. در سال ۲۰۰۶، شینیا یاماناکا (Shinya Yamanaka) موفق شد با بیان مصنوعی ژن های تعداد محدودی فاکتور های رو نویسی نظیر Oct3/4, Sox2, Nanog سلول های بالغ دست نخورده را به سلول های نابالغ بنیادی تبدیل کند. تلاش های این دو فرد جایزه نوبل فیزیولوژی/پزشکی سال ۲۰۱۲ را به خود اختصاص داد. [۳]

افق های درمانی[ویرایش]

در بیماریی هایی که در آن سلول ها دچار خزان یاخته‌ای غیر عادی شده یا به مرور زمان دچار نقص در کارکرد می شوند یا با حمله سیستم ایمنی از بین می روند؛ استفاده از سلول های بنیادی افق های درمانی تازه ای را محقق خواهد کرد.

  • پارکینسون: در این بیماری نورون های سازنده دوپامین در قسمت توده سیاه مغز از بین می روند. با جایگزین کردن سلول ها می توان به بهبودی بیمار کمک کرد.
  • دیابت نوع یک: سلول های β در جزایر لانگرهانس پانکراس مورد حمله سیستم ایمنی قرار گرفته و از بین می روند. در نتیجه توانایی بدن در تولید انسولین از بین رفته و درصورت عدم تزریق خارجی، بیمار زنده نخواهد ماند. با بازسازی و جایگزینی این سلول ها مشکلات بیماران دیابتی حل خواهد شد.
  • آلزایمر: در نتیجه تجمع پروتئین tau (مرتبط با ریزلوله های اسکلت سلولی) در داخل سلول های عصبی و تجمع پروتئین بتا-آمیلوئید در خارج سلول ها، توانایی آن ها در انتقال پیام عصبی کاهش یافته و بیمار با مشکلات حافظه و سایر مشکلات عصبی مرتبط رو به رو خواهد شد. در مراحل مختلف این بیماری تعداد زیادی از سلول های درگیر دچار خزان یاخته‌ای می شوند. با جایگزین شدن سلول های عصبی از بین رفته؛ بهبود قابل ملاحظه ای در وضعیت این بیماران انتظار می رود.
  • سکته مغزی: در اثر ایجاد لخته خونی و در نتیجه از بین رفتن بخشی از بافت مغز به علت نرسیدن اکسیژن اتفاق می افتد.
  • بیماران قلبی: توصیه می‌شود برای افرادی که در مراحل وخیم بیماری قلبی بوده و در انتظار دریافت قلب پیوندی به سر می‌برند، در کنار تجویز داروهای سرکوب‌کننده دستگاه ایمنی، از روش پیوند یاخته‌های بندناف به عنوان یک روش کمکی استفاده کرد.
  • بیماران کبدی: 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 آن را بازسازی کنند.
  • درمان قرنیه : هم اکنون پروژه استفاده از سلولهای بنیادی جهت درمان قرنیه چشم در پژوهشگاه رویان در حال پیگیری میباشد.
  • مشکلات/فلج نخاعی، سوختگی، آرتروز، روماتیسم و ....

پانویس[ویرایش]

منابع[ویرایش]