سلول‌های بنیادی یا Stem Cell ها، سلول های تمایزنیافته ای می‌باشند که توانایی خودنوزایی و تبدیل شدن به سلول های دیگر را دارند وبه عنوان موتور فرایند بازسازی در نظر گرفته می‌شوند. سلول های بنیادی در بسیاری از بافت ها به عنوان نوعی سیستم ترمیم داخلی عمل می‌کنند، و اساساً می توانند بدون هیچ محدودیتی تا زمانی که شخص یا حیوان زنده است، تقسیم شوند. سلول های حاصل از تقسیم یک سلول بنیادی، می‌تواند یک سلول بنیادی باقی بماند یا به نوع دیگری از سلول ها با عملکردی خاص تبدیل شوند.

سلول‌های بنیادی چه اهمیتی دارند؟

سلول های بنیادی به سبب دارا بودن ویژگی تقسیم و خود نوزایی، غیر اختصاصی بودن و توانایی تبدیل به انواع بافت ها و ارگان های بدن اهمیت ویژه ای دارند. بیماری هایی که با آسیب و تخریب بافت در بدن همراه هستند به عنوان یک معضل اساسی در بحث سلامت مطرح می‌باشند، از این رو، محققان به دنبال یافتن منبع دائمی بافتی، برای استفاده در درمان این گونه بیماری ها هستند. که در این میان سلول های بنیادی توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. کاربرد این سلول ها انقلابی در درمان (سلول درمانی) و پزشکی (پزشکی ترمیمی) ایجاد کرده است. به طوری که کاربرد سلول درمانی و بافت درمانی در طیف وسیعی از بیماری ها مورد بررسی  قرار گرفته است. از آن جمله می‌توان به پیوند اعضاء و بیماری‌های پوستی، غضروفی، خودایمنی، عصبی، قلبی و سرطان ها اشاره کرد.

ویژگی منحصر به فرد تمامی سلول های بنیادی چیست؟

سلول های بنیادی با سایر سلول های بدن تفاوت دارند. تمام سلول های بنیادی - صرف نظر از منبع آن‌ها - سه ویژگی کلی دارند: قادر به تقسیم و تجدید خود (حتی پس از مدت زیادی غیر فعال بودن) می‌باشند، غیر اختصاصی هستند و می‌توانند انواع مختلف سلول را ایجاد کنند. همچنین این سلول ها قادر به تقسیم و تجدید طولانی مدت خود می‌باشند. بر خلاف سلول های ماهیچه ای، سلول های خونی یا سلول‌های عصبی - که به طور معمول خود را تکثیر نمی‌کنند - ممکن است سلول های بنیادی بارها تکثیر شوند. در بعضی از اندام ها مانند روده و مغز استخوان سلول های بنیادی به طور مرتب برای ترمیم و جایگزینی بافت های فرسوده یا آسیب دیده تقسیم می‌شوند. در اندام های دیگر، مانند پانکراس و قلب، سلول های بنیادی فقط در شرایط ویژه تقسیم می‌شوند.

انواع سلول‌های بنیادی

سلول های بنیادی به روش های متقاوتی دسته بندی می‌شوند در یک روش این سلول ها را بر اساس خصوصیات و ویژگی هایشان در سه گروه سلول‌های بنیادی جنینی ( Embryonic Stem Cells )، سلول‌های بنیادی بالغ (Adult Stem Cells) و سلول‌های بنیادی بندناف (Cord stem cells) قرار می‌دهند.

همچنین محققان این سلول ها را با توجه به پتانسیل آن ها برای تمایز و تبدیل شدن به سایر سلول ها به صورت زیر طبقه بندی می‌کنند:

سلول های بنیادی پرتوان ( Totipotent ): سلول های بسیار توانمندی با توانایی تبدیل شدن به تمامی انواع سلول ها می باشند و می‌توانند یک موجود کامل را به وجو آورند.

سلول های بنیادی همه توان ( Pluripotent ): این سلول ها توانایی به وجود آوردن اغلب سلول ها را دارند، به عنوان مثال می‌توانند به انواع مختلفی از سلول های بافتهای بدن مانند بافت چربی ،عصبی، خون ،استخوان، پوست و...تبدیل شوند.

سلول های بنیادی چند توان ( Multipotent ): این سلول ها می‌توانند به مجموعه ای محدود تری از سلول‌ها تبدیل شوند. به عنوان مثال می‌توانند به غضروف، استخوان یا به عصب تبدیل شوند ولی امکان تبدیل شدن به تمامی این سلول ها را ندارند.

سلول های بنیادی اولیگو پوتنت (Oligopotent): سلول هایی مانند سلول های بنیادی لنفوئید یا سلول های بنیادی میلوئید در این گروه قرار می‌گیرند و تنها می‌توانند به تعداد کمی از سلول ها تمایز پیدا کنند.

سلول‌های بنیادی تک توان (Unipotent): این‌ سلول تنها می‌توانند به یک نوع سلول تبدیل شوند مانند سلول‌های بنیادی ماهیچه ای بالغ.

در مورد سلول‌های بنیادی جنینی چه می‌دانید

سلول‌های بنیادی جنینی ( Embryonic Stem Cells ) از جنین گرفته می‌شوند و قوی ترین سلول ها هستند، زیرا توانایی تبدیل شدن به هر نوع سلول بدن را دارند. بیشتر سلول های بنیادی جنینی از جنین های حاصل  از لقاح آزمایشگاهی به دست می‌آیند. هنگامی که سلول های بنیادی جنینی برای مدت چند ماه در آزمایشگاه رشد می‌کنند، می‌توانند بصورت غیر اختصاصی باقی بمانند و میلیون‌ها سلول بنیادی را به طور نامحدود تولید کنند. اگر چه سلول های بنیادی جنینی بیشترین توجه را در بخش درمان بیماری‌ها به خود جلب کرده اند، اما بحث‌های زیادی درباره اصول اخلاقی استفاده از آن‌ها وجود دارد.

سلول های بنیادی بزرگسالان چه ویژگی هایی دارند

سلول های بنیادی بزرگسالان (Adult Stem Cells) که سلول های بنیادی سوماتیک و اختصاصی بافت نیز نامیده می شوند، از زمان رشد جنین در بدن وجود دارند. سلول ها بنیادی بزرگسالان نیز به صورت غیر اختصاصی هستند اما در مقایسه با سلول های بنیادی جنینی تخصصی تر هستند. آن‌ها معمولا در این حالت غیر اختصاصی باقی می مانند تا زمانی که بدن با یک هدف خاص، مثلاً تمایز به سلول های پوستی یا عضلات، به آن‌ها نیاز داشته باشد. در بعضی از قسمت های بدن مانند روده و مغز استخوان سلول های بنیادی به طور مرتب تقسیم می‌‌شوند تا بافت های جدید بدن را برای نگهداری و ترمیم تولید کنند. سلول‌های بنیادی بزرگسالان از قسمت هایی مانند مغز استخوان، خون یا چربی گرفته می‌شوند و پتانسیل محدودی دارند.

سلول‌های بنیادی بزرگسالان در کجا یافت می‌شوند و چه نقشی دارند؟

سلول‌های بنیادی بزرگسالان در انواع مختلف بافت ها از جمله: مغز، مغز استخوان، خون و رگ های خونی، عضلات اسکلتی، پوست وکبد وجود دارند. با این حال، یافتن سلول های بنیادی بزرگسالان دشوار است زیرا تعداد سلول های بنیادی بسیار کمی در هر بافت وجود دارد و پس از جدا شدن از بدن، ظرفیت تقسیم آن‌ها محدود است و تولید مقادیر زیادی از سلول های بنیادی را دشوار می‌کند. سلول های بنیادی بزرگسالان می‌توانند سال‌ها بدون تقسیم و غیر اختصاصی بمانند تا زمانی که بدن آن‌ها را برای ترمیم یا رشد بافت جدید احضار کند. آن‌ها می‌توانند به طور نامحدود تقسیم شوند و یا خود را تجدید کنند. این بدان معنی است که می‌توانند انواع مختلف سلول را از اندام منشا تولید کنند و یا حتی ارگان اصلی را به طور کامل بازسازی کنند.

چه شباهت‌ها و تفاوت‌هایی بین سلول‌های بنیادی جنینی و بزرگسالان وجود دارد؟

سلول‌های بنیادی جنینی و بزرگسالان هر کدام مزایا و معایبی را در استفاده بالقوه برای درمان‌های سلولی دارند. یک تفاوت عمده بین سلول های بنیادی بزرگسالان و جنینی در توانایی‌های متفاوت آن‌ها در تعداد و نوع سلول های تمایز یافته است. سلول‌های بنیادی جنینی می توانند به انواع سلول‌های بدن تبدیل شوند، زیرا پرتوان هستند اما تصور می شود سلول های بنیادی بزرگسالان محدود به تمایز به انواع سلول‌های بافت منشاء خود می باشند. سلول های بنیادی جنینی در محیط کشت می‌توانند به راحتی رشد کنند. سلول های بنیادی بزرگسالان در بافت های بالغ نادر هستند، بنابراین جداسازی این سلول ها و گسترش آن‌ها در کشت سلولی با مشکلاتی همراه می باشد،این یک تمایز مهم است، زیرا تعداد زیادی سلول برای درما‌ن‌های جایگزینی سلول‌های بنیادی مورد نیاز است.

سلول های بنیادی پرتوان القایی چیست و چه کاربردهایی دارند؟

سلول های بنیادی پرتوان القایی  یا Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) ، سلول‌های بنیادی بزرگسالان هستند که با باز برنامه ریزی ژنتیکی ، مانند بیان ژن‌ها و عوامل مهم برای حفظ خصوصیات تعیین کننده سلول های بنیادی جنینی، شبیه به سلول های بنیادی جنینی شده اند. اگرچه تحقیقات بسیار زیادی مورد نیاز است، اما دانشمندان امیدوارند تا بتوانند از آن ها در بحث درمان بیماری ها استفاده کنند یکی از مزیت های استفاده از سلول های پرتوان القایی این است که بافت های حاصل از iPSC ها تقریباً یکسان با اهدا کننده سلول خواهند بود و بنابراین از احتمال رد پیوند توسط  سیستم ایمنی بدن جلوگیری می‌کند. در حال حاضر از ویروس ها برای  باز برنامه ریزی ژنتیکی سلول های بالغ استفاده می‌شود، از این رو پیش از اینکه این روش در درمان انسان مورد استفاده قرار گیرد نیازمند کنترل و ازمایشات بیشتری می باشد. همچنین محققان در حال یافتن  روش‌هایی برای انتقال غیر ویروسی می‌باشند.

در مورد سلول‌های بنیادی بند ناف چه می‌دانید

سلول های بنیادی در خون بند ناف کودک تازه متولد شده موجود است و به راحتی می توان برای استفاده های بعدی جمع آوری و فریز گردند. خون بند ناف شامل سلول های بنیادی خون سازاست که می‌تواند سایر سلول‌های موجود در خون از جمله سلول‌های سیستم ایمنی بدن را تولید کند. پیوند سلول های بنیادی خونساز یا  haematopoietic stem cells (HSCs) از خون بند ناف می‌تواند برای درمان چندین بیماری خونی مختلف مانند سرطان خون استفاده شود. در مقایسه با HSC های اهداکننده مغز استخوان، به نظر می‌رسد که پیوندهای HSC از خون بند ناف منجر به ناسازگاری کمتری در سیستم ایمنی می‌شود. سلول های بنیادی بند ناف را می توان بعد از تولد با اجازه مادر از بند ناف برداشت. این بافت که به طور معمول دور ریخته می‌شود، می تواند برای استفاده در تحقیقات یا پزشکی ذخیره گردد. پزشکان می توانند از سلول های بنیادی بند ناف برای درمان شرایط خود ایمنی مانند لوپوس، آرتریت روماتوئید و اسکلروز و همچنین عفونت های مزمن مانند HIV، تبخال و بیماری لایم استفاده می‌کنند.

کاربرد سلول های بنیادی در تحقیق و پژوهش

سلول‌های بنیادی نه تنها به عنوان روش‌های درمانی بلکه برای اهداف تحقیقی نیز مفید هستند. به عنوان مثال، دانشمندان دریافته اند که خاموش یا روشن کردن ژن خاص می تواند باعث تمایز سلول‌ها شود. دانستن این امر به آن‌ها کمک می‌کند تا بررسی کنند که ژن ها و جهش ها، به ترتیب، چه عملکرد دارند و منجر به چه نتایجی می‌شوند. با داشتن این دانش ممکن است بتوانند دلایل ایجاد طیف گسترده ای از بیماری ها را، کشف کنند. همچنین دانستن اینکه چه چیزی باعث تقسیم اشتباه سلول ها می‌شوند، می‌تواند در بحث درمان برخی بیماری ها کمک کننده باشد. سلول های بنیادی همچنین می توانند در بررسی عملکرد  داروهای جدید کمک کننده باشند. به طوری که این امید وجود دارد دانشمندان بتوانند به جای آزمایش داروها بر روی انسان، با آزمایش آن  بر روی بافت‌های رشد یافته از سلول های بنیادی، چگونگی تأثیر دارو بر روی بافت نرمال و سالم را ارزیابی کنند.

چه موانعی باید قبل از تحقق کاربردهای احتمالی سلول های بنیادی برطرف شوند؟

یکی از موانع پیش روی محققان در بحث استفاده از سلول های بنیادی مشکل رد پیوند است. سیستم ایمنی بدن همواره سلول‌های بنیادی جنینی اهدا شده به یک بیمار را مهاجم خارجی تلقی کرده و به آن‌ها حمله می‌کند. اما استفاده از سلول‌های بنیادی بزرگسالان به سبب اینکه سیستم ایمنی بدن سلول های خود بیمار را پس نمی زند تا حدودی از این مشکل می‌کاهد اما تشخیص و شناسایی سلول های بنیادی بزرگسالان به سبب نبود مارکرهای اختصاصی بسیار سخت می‌باشد. یکی دیگر از موانع، کار با سلول های بنیادی جنینی است که پرتوان بوده و از آن ها می‌توان برای ترمیم و بازسازی هر بافتی استفاده کرد اما مشکل در این زمینه مباحث اخلاقی است زیرا بدست آوردن این سلول ها نیازمند تخریب جنین های اولیه می‌باشد. به همین دلیل، پدیده بازبرنامه ریزی سلول های بنیادی iPSCs معرفی شد. مشکل مربوط به سلول های بنیادی القایی این بود که این سلول ها ممکن است دارای ناپایداری های ژنتیکی باشند که درطی بازبرنامه ریزی متحمل می شوند. علاوه براین محققان متوجه شدند که سلول‌های iPSCs ممکن است دارای موتاسیون های ژنتیکی باشند که مشابه آن‌ها در سلول های سرطانی مشاهده می‌شود. تمامی این مشکلات محققین را وادار کرد که برای کاربرد این سلول‌ها باید قبل ازاستفاده، به طور وسیعی مورد بررسی قرار گیرند.

چگونه از سلول‌‌های بنیادی برای درمان سلولی استفاده می‌کنند؟

بازسازی بافت: بازسازی بافت مهم‌ترین استفاده از سلول های بنیادی است. امروزه فردی که به کلیه جدید احتیاج داشته باشد، مجبور است منتظر یک اهدا کننده شود و سپس تحت پیوند قرار گیرد. اما، با آموختن روش های تمایز سلول های بنیادی به اندام های خاص، دانشمندان می‌توانند از آن‌ها برای تولید یک بافت یا اندام خاص استفاده کنند.

درمان بیماری‌های قلبی عروقی: در مطالعه ای گزارش کردند که با استفاده از سلول‌های بنیادی انسانی رگ‌های خونی را در موش‌های آزمایشگاهی ایجاد کرده اند. محققان ادعا کرده اند که کیفیت این رگ های خونی جدید به همان اندازه رگ های مجاور طبیعی است. از این رو امیدواراند که این نوع تکنیک در نهایت بتواند به معالجه مبتلایان به بیماری های قلبی و عروقی کمک کند.

درمان بیماری مغز: پزشکان ممکن است بتوانند از سلول ها و بافت های جایگزین برای درمان بیماری های مغزی مانند پارکینسون و آلزایمر استفاده کنند. به عنوان مثال در پارکینسون آسیب به سلول‌های مغزی منجر به حرکات کنترل نشده عضلات می‌شود. دانشمندان امیدوارند بتوانند از سلول های بنیادی برای ترمیم بافت آسیب دیده مغز استفاده کنند.

درمان بیماری‌های خونی: پزشکان اکنون به طور مرتب از سلول‌های بنیادی خونساز بزرگسالان برای درمان بیماری هایی مانند سرطان خون، آنمی سلول داسی و سایر مشکلات نقص ایمنی استفاده می‌کنند. سلول‌های بنیادی خونساز در خون و مغز استخوان وجود دارند و می توانند انواع سلول‌های خونی را تولید کند.

اهدای سلول های بنیادی چگونه انجام می گیرد؟

معمولا از نواحی زیر سلول های بنیادی را بدست می آورند و اهدا می‌کنند:

مغز استخوان: این سلول ها تحت بیهوشی عمومی، معمولاً از استخوان لگن یا لگن گرفته می شوند.

سلول‌های بنیادی محیطی: به فرد چندین تزریق می کنند که باعث می‌شود مغز استخوان آن‌ها سلول‌های بنیادی را در خون آزاد کنند و بعد خون از بدن خارج می‌شود، دستگاهی سلول های بنیادی را جدا می‌کند و پزشکان خون را به بدن باز می‌گردانند.
خون بند ناف: سلول های بنیادی را می توان بعد از زایمان از بند ناف برداشت کرد، و هیچ آسیبی به کودک وارد نکرد. برخی از افراد خون بند ناف را اهدا می‌کنند، و برخی دیگر آن را ذخیره می‌کنند.