انواع سلول بنیادی — به زبان ساده

تمام بافت‌ها و اندام‌های بدن انسان از سلول اولیه زیگوت و زیگوت از لقاح اسپرم و تخمک به وجود می‌آید. زیگوت با تقسیم‌های زیاد به توده سلولی به نام بلاستوسیت تبدیل می‌شود. از تمایز سلول‌های بلاستوسیت بافت‌های مختلف بدن تشکیل می‌شود. سلول‌های بلاستوسیت توانایی تمایز به تمام رده‌های سلولی انسان را دارند. بسیاری از سلول‌های تمایزیافته توانایی تقسیم را از دست می‌دهند. سلول‌های بنیادی، سلول‌هایی هستند که توانایی تقسیم و تمایز به رده‌های مختلف سلولی را دارند. تقسیم این سلول‌ها در بافت‌های مختلف به ترمیم آسیب و جایگزینی سلول‌های پیر کمک می‌کند. در این مطلب انواع سلول‌ بنیادی را بررسی می‌کنیم. بعضی از سلول‌های بنیادی توانایی تمایز به تمام رده‌های سلولی، بعضی از آن‌ها توانایی تمایز به چند رده سلولی و بعضی از آن‌ها توانایی تمایز به یک رده سلولی را دارند. از این سلول‌ها می‌توان برای بررسی روند ایجاد بیماری‌های مختلف، اثربخشی داروهای جدید یا ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده استفاده کرد. در این مطلب از مجله فرادرس انواع سلول بنیادی را به همراه کاربرد آن‌ها و چالش‌های استفاده از آن‌ها توضیح می‌دهیم.

سلول بنیادی چیست؟

«سلول‌های بنیادی» (Stem cells)، سلول‌هایی هستند که توانایی خودنوسازی از راه تقسیم سلولی و تمایز به بیش از یک رده سلولی را دارند. بافت‌ها و اندام‌های مختلف بدن به دلیلی تکثیر این سلول‌ها رشد و تکامل پیدا می‌کند. در بزرگسالی تکثیر این سلول‌ها منبعی برای سلول‌های پیر و آسیب‌دیده است. تمایز سلول‌های بنیادی به‌وسیله تغییرات ژنتیکی تنظیم می‌شود. این تغییرات در اثر پیام‌های خارجی ایجاد می‌شود. سیتوکین‌ها و فاکتورهای رشد ترشح شده از سلول‌های دیگر، تماس سلول‌های بنیادی با سلول‌های دیگر و ویژگی‌های مکانیکی محیط سلول‌ها نقش مهمی در القای تغییرات و تمایز سلول‌های بنیادی دارد. در ادامه مطلب ویژگی‌های انواع سلول بنیادی را بررسی می‌کنیم. برای یادگیری بیشتر در مورد انواع سلول‌های بنیادی می‌توانید فیلم آموزشی آشنایی با سلول‌های بنیادی فرادرس که لینک آن در ادامه آورده شده است را مشاهده کنید.

فیلم آموزش مبانی و مقدمات سلول های بنیادی در فرادرس

کلیک کنید

انواع سلول بنیادی

سلول‌های بنیادی را می‌توان بر اساس توانایی تمایز به انواع «همه‌توان» (Totipotent)، «پرتوان» (Pluripotent)، «چندتوان» (Multipotent)، «کم‌توان» (Oligopotent) و «تک‌توان» (Multipotent) و بر اساس منشا به انواع سلول‌های بنیادی جنینی و سلول‌های بنیادی بالغ تقسیم می‌شوند. در غشای پلاسمایی این سلول‌ها پروتئین‌های متفاوتی وجود دارد که به تشخیص آن‌ها کمک می‌کند.

• سلول های بنیادی همه توان: سلول‌های بنیادی همه‌توان توانایی تمایز به تمام سلول‌های بدن انسان را دارند. تنها سلول‌های بنیادی همه‌توان، زیگوت و سلول‌هایی است که چند تقسیم میتوز اولیه این سلول‌ها حاصل می‌شود.  سلول‌های بنیادی جفت از این نوع هستند. این سلول‌ها توانایی تشکیل یک موجود کامل را دارند. این سلول‌ها به دلیل ملاحظات اخلاقی از زیگوت تشکیل شده در لقاح مصنوعی جدا می‌شود.
• سلول های بنیادی پرتوان: سلول‌های پرتوان توانایی خودنوسازی و تمایز به سلول‌های هر سه لایه جنینی (مزودرم، اکتودرم و اندودرم) را دارند. اما این سلول‌ها توانایی تشکیل یک موجود کامل را ندارند.
• سلول های بنیادی چند توان: سلول‌های بنیادی چندتوان توانایی تمایز به یکی از سه لایه جنینی را دارند. این سلول‌ها از بافت چربی، مغز استخوان، بافت خون و بند ناف استخراج می‌شوند.
• سلول‌های بنیادی کم‌توان: سلول‌های بنیادی کم‌توان توانایی تمایز به سلول‌های یک لایه جنینی را دارند. میوبلاست‌های مغز استخوان یکی از انواع سلول‌های کم‌توان هستند که به ائوزینوفیل‌ها، نوتروفیل‌ها و بازوفیل‌ها تمایز می‌یابند.
• سلول های بنیادی تک توان: سلول‌های بنیادی کم‌توان توانایی تمایز به یک رده سلولی را دارند. توانایی این سلول‌ها با سلول‌های غیربنیادی توانایی خودنوسازی است. سلول‌های زاینده‌ای که به اسپرم‌ها تمایز می‌یابند از این نوع هستند.
• سلول های بنیادی جنینی: سلول‌های بنیادی از بلاستوسیت، بندناف یا مایع آمونیوتیک استخراج می‌شود. سلول‌های بنیادی بلاستوسیتی از توده سلولی تشکیل شده در روزهای سوم تا پنجم پس از لقاح جدا می‌شود. سرعت تقسیم این سلول‌ها زیاد است و پرتوان هستند. سلول‌های بنیادی آمونیوتیکی از مایع یا غشای آمونیوتیک در ماه آخر بارداری جدا می‌شود. این سلول‌ها نوع پرتوان و چندتوان هستند. سلول‌های بنیادی بند ناف از بافت یا خون بند ناف پس از تولد جنین جدا می‌شود این سلول‌ها چندتوان هستند.
• سلول های بنیادی بالغ: سلول‌های بنیادی بالغ در مغز استخوان، بافت چربی، بافت عصبی و پوست بزرگسالان وجود دارد. این سلول‌ها چندتوان هستند و توانایی تمایز به سلول‌های عصبی، سلول‌های بنیادی مزانشیمی و سلول‌های بنیادی خونساز را دارند.

سلول های بنیادی مغز استخوان

تمام سلول‌های خونی از تمایز سلول‌های بنیادی مغز استخوان تشکیل می‌شود. به این سلول‌ها، «سلول‌های بنیادی هماتوپویتیک» (Hematopoietic Stem Cell) گفته می‌شود. این سلول‌ها به طور نامتقارن تقسیم می شوند. از تقسیم این سلول‌ها، یک سلول شبیه سلول مادر و یک سلول تمایز یافته تشکیل می‌شود. این مکانیسم سبب می‌شود تعداد سلول‌های مغز استخوان ثابت بماند. یکی از معایب استفاده از سلول‌های بنیادی مغز استخوان روش جداسازی آن‌ها است. این سلول‌ها با جراحی از مغز استخوان جدا می‌شوند که روشی تهاجمی است و درد زیادی ایجاد می‌کند.

سلول های بنیادی بافت چربی

سلول‌های بنیادی بافت چربی از انواع سلول‌های بنیادی چندتوان هستند که به سلول‌هایی با منشا مزودرمی ازجمله استئوبلاست، کندروبلاست، میوسیت و سلول‌های بافت تاندون تمایز می‌یابند که پیش‌تر نیز راجع به تاندون در مجله فرادرس صحبت کردیم و می‌توانید برای آشنایی بیشتر با «تاندون»، آن مطلب را مطالعه کنید. جدا کردن این سلول‌ها از بدن بسیار راحت‌تر از سلول‌های بنیادی مغز استخوان است. این سلول‌ها را می‌توان با لیپوساکشن از چربی زیر پوست ناحیه پشتی لگن، ران‌ها و شکم استخرج کرد. به علاوه در غشای پلاسمایی این سلول‌ها مولکول‌های MHC و CD کمتری دارد. به همین سیستم ایمنی را کمتر تحریک می‌کند.

چطور با انواع سلول بنیادی آشنا شویم؟

در بخش‌های قبلی این مطلب، انواع سلول‌های بنیادی و تفاوت سلول‌های بنیادی بافت‌های متفاوت را توضیح دادیم. اما اگر به اطلاعات بیشتری در مورد ویژگی‌ها و انواع سلول‌های بنیادی علاقه دارید، مشاهده فیلم آموزشی فرادرس که لینک آن در ادامه آمده است به شما پیشنهاد می‌شود. همچنین،‌ برای یادگیری بهتر و بیشتر در رابطه با ژنتیک، پیشنهاد می‌کنیم مجموعه فیلم‌های آموزش ژنتیک فرادرس را مشاهده کنید که لینک آن را نیز در پایین آورده‌ایم.

• فیلم آموزش آشنایی با سلول های بنیادی فرادرس 
• مجموعه فیلم‌های آموزش علم ژنتیک فرادرس

از سلول‌های بنیادی می‌توان در انجام تحقیقات و فرایندهای درمانی استفاده کرد. با استفاده از سلول‌های بنیادی می‌توان عملکرد یا اثربخشی داروهای جدید را بررسی کرد. به علاوه می‌توان از این سلول‌ها برای مدلسازی بیماری‌ها استفاده کرد. مدل‌های بیماری به محققان کمک می‌کند فرایندهای بیوشیمیایی و ژنتیکی ایجاد یک بیماری را بهتر بشناسند و روش‌های درمان موثرتری طراحی کنند. یکی از متداول‌ترین کاربردهای سلول‌های بنیادی استفاده از این سلول‌ها در پزشکی بازساختی و سلول درمانی است. در پزشکی بازساختی بافت یا بخشی از اندام به‌وسیله سلول‌های بنیادی ترمیم می‌شود یا اندام کامل در محیط آزمایشگاه تولید و به بدن بیمار منتقل می‌شود. برای مثال به کمک این سلول‌ها می‌توان سلول‌های ترشح‌کننده انسولین در پانکراس (سلول‌های بتا) را جایگزین و دیابت نوع I را درمان کرد.

چالش های استفاده از انواع سلول بنیادی

یکی از مهم‌ترین چالش‌های استفاده از سلول‌های بنیادی جنینی ملاحظات اخلاقی است.  از آن‌جا که جدا کردن سلول از بلاستوسیت ممکن است به جنین آسیب برساند، استفاده مستقیم از سلول‌های جنینی در بسیاری از کشورها ممنوع است. آلودگی سلول‌های بنیادی به سلول‌های دیگر یکی دیگر چالش‌های استفاده از سلول‌های بنیادی در روش‌های تحقیقاتی و درمانی است. سرعت زیاد تقسیم این سلول‌ها ممکن است منجر به ایجاد تومور در فرد دریافت‌کننده شود. یکی دیگر از چالش‌های استفاده از این سلول‌ها این است که سیستم ایمنی بدن فرد ممکن است آنتی‌ژن‌های سطحی سلول را بیگانه شناسایی و در برابر آن پاسخ ایمنی ایجاد کند. استفاده از سلول‌های پرتوان القایی که از سلول‌های سوماتیک خود فرد تولید شده است یا سلول‌های بنیادی بالغ فرد، این مشکل را حل می‌کند. یکی دیگر از چالش‌های استفاده از سلول‌های بنیادی تنظیم تمایز این سلول‌ها به رده سلولی دلخواه است. این سلول‌ها قدرت تمایز زیادی دارند و حتی ممکن است بدون فاکتورهای القایی و خودبه‌خودی به بافتی تمایز یابند که هدف تحقیق نیست.

سوالات متداول در رابطه با انواع سلول بنیادی

در این بخش از مطلب مجله فرادرس به تعدادی از سوالات متدوال پیرامون انواع سلول‌های بنیادی پاسخ می‌دهیم.

سلول‌های بنیادی مزانشیمی چیست؟

سلول‌های بنیادی مزانشیمی، یکی از انواع سلول‌های بنیادی بالغ و چندتوان هستند. این سلول‌ها را می‌توان از رباط صلیبی، پولیپ‌های اندومتریوم، لوله فالوپ و بند ناف استخراج کرد. این سلول‌ها به بعضی از رده‌های سلولی مزودرم (ازجمله استخوان، بافت چربی و غضروف)، اکتودرم (بافت عصبی) و اندودرم (ازجمله پانکراس و کبد) را دارند.

سلول های بنیادی پرتوان القایی چیست؟

«سلول‌های بنیادی پرتوان القایی» (Induced Pluripotent Stem Cells | iPSCs) سلول‌های بنیادی هستند که از دستکاری ژنتیکی و برنامه‌ریزی مجدد ژنوم سلول‌های تمایزیافته ایجاد می‌شود.