سلول های بنیادی چه هستند؟

سلول های بنیادی چه هستند؟

* سلول های بنیادی چه هستند و چگونه عمل می کنند ؟

سلول های بنیادی یا STEM CELLS به سلول های چند پتانسیلی مغز استخوان گفته می شود که توانایی تبدیل به انواع سلول های خونی را دارند. توانایی تبدیل این سلول ها به انواع سلول های خونی، توجه دانشمندان و پژوهشگران را به طرف تبدیل این سلول ها به سایر سلول های تخصص یافته ی بافت های دیگر معطوف داشت.

در کلیه ی بافت های بدن نوعی از سلول های بنیادی یافت می شود که توانایی تبدیل به سلول های تخصص یافته ی همان بافت را دارند و در موقع اختلال بافتی، دست به کار شده و تکثیر پیدا می کنند و به دلیل داشتن همین توانایی به آنها " سلول بنیادی" می گویند.

سلول های بنیادی اصولا سلول های تخصصی نشده ای هستند که با دو مشخصه مهم از دیگر سلول ها تفکیک می شوند:

اولا توانایی تکثیر و افزایش تعداد برای مدت طولانی را دارند.

دوم اینکه پس از دریافت پیام های شیمیایی معین می توانند تمایز حاصل کنند یا به سلول های تخصص یافته ای با عملکردهای خاص، مثل سلول قلبی یا عصبی تبدیل شوند. عملکرد این سلول ها در بدن این است که در هنگام اختلال و بیماری تکثیر شده و سلول های جدیدی به بافت ارائه می کنند که اساس سلول درمانی را تشکیل می دهد.

سلول های بنیادی بر اساس توانایی تکثیر و تمایز به انواع مختلفی تقسیم می شوند:

1- سلول های بنیادی TOTIPOTENT یا همه توانی:

این سلول ها می توانند به هر نوع سلولی در بدن تغییر پیدا کرده و تبدیل شوند. یک تخمک بارور شده در واقع یک نوع سلول بنیادی همه توانی است. سلول های تولید شده در تقسیمات تخمک بارور شده نیز همه توانی هستند.

2- سلول های بنیادی PLURIPOTENT یا پرتوانی:

این سلول ها که از سلول های بنیادی رویان منشا می گیرند، حدود 4 روز پس از لقاح به وجود می آیند و می توانند به هر نوع سلولی به جز سلول های بنیادی همه توانی و سلول های جفت تبدیل شده و تمایز حاصل کنند.

3- سلول های بنیادی MULTIPOTENT یا چند توانی :

از سلول های بنیادی پرتوانی منشا می گیرند و سلول های تخصص یافته از آنها ناشی می شوند. برای مثال سلول های بنیادی خون ساز که در مغز استخوان وجود دارند به همه انواع سلول موجود در خون تبدیل می شوند، مثل گلبول قرمز، گلبول سفید و پلاکت. یا سلول های بنیادی عصبی که می توانند به سلول های عصبی و سلول های حمایت کننده عصبی تبدیل شوند.

4- سلول های بنیادی UNIPOTENT یا تک توانی :

این نوع سلول ها می توانند فقط به یک نوع سلول تبدیل شده و آن را تولید کنند.

* سلول درمانی چیست و چگونه از سلول های بنیادی برای سلول درمانی استفاده می شود؟

سلول درمانی در واقع عمل پیوند سلول های خویش منشا یا اتولوگ است. روشی که در حال حاضر تحت عنوان سیستم سلولی اتولوگ یا AUTOLOGOUS CELLULAR SYSTEM مطرح می گردد.

در این روش درمانی سلول های خود فرد تکثیر شده و مجدد به محل مورد نظر تزریق می شود تا اختلال ایجاد شده رفع شود

سلول های بنیادی

سلول‌های بنیادی سلول های 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 ( BMSCs ) توان تمایز بالایی دارند.

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. 3- تماس سلول- سلول باعث متعهد بودن یک سلول بنیادین در لانه گزینی و رشد و تکثیر آن می مامع بیان ژن می گردد. تحت شرایط نوترکیبی به واسطه cre توالی خاتمه خارج شده و بیان ژن دوباره فعال می گردد. مدل سازی بیماری ها: توانایی ایجاد جهش های جایگاه خاص و ناک اوت کامل ژنها توسط gene targeting منجر به تولید موشهای مدل برای انواع بیماری ها از جمله بیماریهای عصبی و متابولیک و خونی شده است. یک مثال مربوط به آلزایمر می باشد که حداقل بر اثر جهش در 4 ژن ایجاد می شود . افزایش دز ژن و جهش در پروتئین پیش ساز بتا آمیلوئید (APP) با آلزایمر در ارتباط بوده جهش در زن آپولیپوپروتئین E نیز با ریسک افزایش یافته و کاهش سن شروع بیماری در ارتباط است. امروزه توسط gene targeting در سلول هایES مدل های موشی ایجاد شده اند که حاوی یک جهش نقطه ای در ژن APP و یا ژن ApoE ناک اوت شده می باشند. به کمک BAC و یستم های نوترکیبی جایگاه خاص مثل cre/Lox P مدل هایی برای جابه جایی های کروموزومی برای سرطانهای خاص ایجاد کرده اند. رد یابی دودمانها :همانطور که ذکر شد یک استفاده تکنولوزیgene targetiung قرار دادن یک ژن گزارشگر تحت کنترل یک پروموتر اندوژن برای مطالعه الگوی بیان ان ژن می باشد(knock in) . به کمک این تکنیک امکان رد یابی دودمانها یا انجام fate mapping توسط دستکاری ژنتیکی را فراهم آورده است . در این سیستم یک ریکامبیناز جایگاه خاص مثل cre تحت کنترل پروموتر خاصی در دودمان یا cell type خاصی قرار می گیرد. موشهای تهیه شده توسط این سلول های ES می توانند با موش های دارای یک ژن گزارشگر همراه با یک توالی خاتمه کراس داده شوند. بیان cre در سلول های خاص دودمان که بر اثر نوترکیبی بین جایگاههای LoxP ، برداشت توالی خاتمه و بیان ژن گزارشگر می باشد ، انجام می گیرد . بنابر این تمام اولاد سلول های اولیه بیان کننده cre با ژن گزارشگر نشاندار می شوند . بدین ترتیب می توان سرنوشت اخلاف سلول های مختلف را طی تکوین 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 5-10 % وراثتی اند . در میان این موارد خانوادگی جهش های ژن سوپر اکسید دیس موتاز (SOD 1) مسئول تقریباً 20 % موارد می باشد و آنالیز ژنتیکی نشان می دهد که حداقل 4 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 تأثیر 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 (تقریباً 2% موارد ) . در 8 % 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 احتمالاً 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 1 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 200 نوع سلول بدن انسان تبدیل شوند . برای انجام این نوع درمان دو چالش در پیش رو وجود دارد : 1- وادار کردن سلول های بنیادی به تبدیل شدن به سلول مورد نظر 2- 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 ، مثلاً 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 5 روزه –بلاستولا – در رحم یک زن کاشته می شود و 9 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 1 ، 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 ؟ مثلاً 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 مثلاً 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 انجام شده ، سلول های بنیادی جنینی به مغز موشهای تازه متولد شده ای که از بیماری مشابه با multiple sclerosis رنج می بردند تزریق شدند . این موشها فاقد سلول های تولید کننده غلاف میلین بودند. سلول های تزریق شده به تمام مناطق مغز این موشها مهاجرت کرده و خود را به انواع سلول های از دست رفته تبدیل کردند و با جایگزین شدن سلول های تولید کننده غلاف میلین ، روند بیماری متوقف شد و بسیاری از موش ها به طور کامل بهبود یافتند . با دستکاری ژنتیکی در سلول های بنیادی می توان سلول های مقاوم به عوامل سرطان زا ، عوامل دارویی و ....... را انتخاب و جدا سازی نمود . به طوری که با وارد کردن ژن متیل گوانین متیل ترانسفر از (دارای نقش در ترمیم DNA) در سلول های بنیادی ، این سلول ها در in vitro به اثرات سمیت سلولی و ژنتیکی مواد سمی مانند Bis Cloro-ethyl nitrosurea (BCNU) و O4 Benzyl Guanin (O4BG) مقاوم شده و سپس با وارد کردن این سلول ها به موجود زنده و تیمار آن با این دارو ها سایر سلول ها حذف و سلول های مقاوم به این مواد شیمیایی انتخاب و تکثیر می شوند. سلولهای بنیادی پوششی بالغ در بین کراتینو سیت های غشاء پایه پوست دیده می شوند . این سلول ها باعث تولید سلول های جدید جهت ترمیم بافت سطحی پوست می شوند. سلول های بنیادی پوششی در تولید بافت پوست تولید شده به روش مهندسی بافت کاربرد داشته و این فرآورده ها امروزه کاربرد های کلینیکی متفاوتی از قبیل بانک پوست ، ترمیم سوختگی ها و ...... دارند. همچنین سلول های بنیادی پوست باعث تولید پوشت مصنوعی و پیوندی جهت درمان زخم ها و بیماری هایی از قبیل vitteligo می شوند.

   سلولهای منفرد،پس از اندک زمانی شروع به تقسیم شدن پیاپی و مکررمی کند وسرانجام یک رویان ابتدایی (embryo)پدید می آورد. رویان ابتدایی،در ظرف چند روز به شکل خوشه ای از سلول در می آید که دانشمندان آنها را«سلولهای بنیادی ((embryonic stem cells(ESC)»،می نامند. این سلولهای بنیادی، خاستگاه همه سلولهای تخصص یافته(specialized) بدن فرد به شمار می آیند.

   سلولهای بنیادی رویانی،تنها در رویانهای ابتدایی وجود دارند. در پیکر کودکان و بزرگسالان نیز سلولهای بنیادی یافت می شوند،اما از نوع دیگری هستند و آنها را«سلولهای بنیادی بالغ (adult stem cells(AS))»می نامند.

   معمولا برای دستیابی به سلولهای بنیادی رویانی باید رویان (جنین) را متلاشی کرد.

   یکی از دانشمندانی که درباره سلولهای رویانی پژوهش می کند،آنها را؛«سلولهای نوزادی که هنوز حرفه ای را انتخاب نکرده اند»،نامیده است. سلولهای بنیادی را بر مبنای کاری که می توانند انجام دهند،توصیف می کنند،نه از روی ریختشان. نخست،این سلولها هیچگونه تخصصی ندارند؛نمی توانند مو در بیاورند،یا غذا هضم کنند،یا پیامهای عصبی انتقال دهند. دوم، توانایی«انتخاب کردن حرفه ای»دارند. یعنی می توانند به سلولهای گوناگون تبدیل شوند. مثلا،سلولهای بنیادی آدمی،می توانند بیش از 200 نوع سلول تخصص یافته،از جمله سلولهای پوست،خون،استخوان،ماهیچه ای و عصبی،تولید کنند. سوم، سلولهای بنیادی می توانند خود را،در طول زمان زیادی،با تقسیم سلولی پیاپی از نو بسازند. یعنی می توانند نسخه های دقیق و مکرری از خود،به طور متوالی تولید کنند،تا وقتی که عاملی آنها را برای متمایز شدن برانگیزد.

   نخستین باری که دانشمندان،به وجود سلولهای بنیادی گمان بردند،در اوایل قرن20وهنگامی بود که نمو رویان های ابتدایی را مورد بررسی قرار می دادند.

   نخستین تایید وجود سلولهای بنیادی،در اوایل دهه1960، حاصل آمد.جیمزتل((Till, J.و ارنست مک کلوخMcCulloch, E.)) در بنیاد سرطان اونتاریو،در تورنتو کانادا،چگونگی تخریب سلولهای خون موش های آزمایشگاهی را به وسیله تابش،بررسی می کردند. آنان دریافتند که می توانند با تزریق سلولهای مغز استخوان موش های دیگر دارای ژنتیک مشابه،به موش های مورد آزمایش،مقدار لازم سلولهای خون این موشها را تامین کنند و مانع مرگ آنها شوند.

   تل و مک کلوخ،کمتر از دو هفته پس از تزریق سلولهای مغز استخوان،به موش های پذیرنده،مغز استخوان و طحال این موش ها را آزمایش کردند. این دو پژوهشگر چند مجموعه کلون (Clone) از سلولهای خون پیدا کردند. آنان انتظار داشتند که در هر مجموعه فقط یک نوع سلول خون پیدا کنند. اما،مشاهده کردند،که هر مجموعه کلون محتوی همه انواع سلولهای خون است و همه آنها فقط از یک سلول مغز استخوان پدید آمده اند. بنابراین،به گفته مک کلوخ«برای نخستین بار ثابت می شد که چیزی از قبیل سلول بنیادی،وجود دارد.»

   تاریخچه پژوهش درباره سلول های بنیادی،نشان می دهد که شناسایی این سلولها کار ساده ای نیست. سلولهای بنیادی،برخلاف سلولهای عصبی،سلولهای خون و دیگر سلولهای بالغ،ظاهر مشخصی ندارند. بنابراین پژوهشگران،سلولهای بنیادی را بر اساس توانایی هایی که دارند توصیف می کنند،نه از روی ریخت و اندازه آنها. پژوهشگران،سلولهایی را که کشت(رشد)می دهند، همواره آزمایش می کنند تا ببینند آیا این سلولها،ویژگی هایی را که باید،نشان می دهند یا نه.

   سلولهای بنیادی رویانی را که از رویان ابتدایی جدا می کنند و در محیط کشت آزمایشگاهی کشت می دهند،ویژگی بسیار مهمی دارند:می توانند در طی زمان طولانی همواره تقسیم و در نتیجه تجدید شوند. این سلولها در شرایط مناسب،پی در پی تقسیم می شوند و سلولهای رویانی دیگری را تولید کنند.

   در سالهای اخیر،دانشمندان پرشماری سلولهای بنیادی را کانون پژوهش های خود ساخته اند. توجه کم نظیر به سلولهای بنیادی، سه علت اصلی دارد:ارزش آنها برای پژوهش های پایه،دورنمای استفاده از آنها برای درمان بیماری و آسیب دیدگی،و امکان به کارگیری آنها در تولید داروهای جدید.

   دانشمندان بسیاری عقیده دارند که سلولهای بنیادی به نیاز موجود برای دارو و درمان های جدیدی که ممکن است رنج آدمی را کم کنند،پاسخ خواهند داد.

اغلب سلول‌های بدن انسان عملا قادر به تقسیم نیستند و بسیاری از زمان تولد تا مرگ شخص بدون تقسیم شدن حضور دارند.

البته بعضی بافتهای بدن نظیر خون، پوست و لوله گوارش دارای چرخه بازسازی سریعی هستند و در هر روز ممکن است چندین سلول جدید بسازند. به عنوان مثال یک مرد متوسط با وزن 70 کیلوگرم در هر روز 1011×2 سلول خونی می سازد. همچنین روزانه میلیونها سلول پوستی و گوارشی ساخته می شود. سلولهای بنیادی سلول‌هایی هستند که قادر به همانندسازی خود هستند و نیز می توانند طی فرایند تمایز به یک یا انواعی از سلولهای بالغ تبدیل شوند.

به طور کلی سلول‌های بنیادی به سه دسته تقسیم می‌شوند:

• سلول‌های بنیادی بزرگسال (Adult stem cells)،
• سلول‌های بنیادی جنینی (Embryonic stem cells)
• سلول‌های بنیادی بند ناف (Umbilical cord stem cells).

سلول‌های بنیادی بزرگسال مانند همه سلولهای بنیادی دیگر دو ویژگی مشترک دارند؛ اول اینکه قادر به ساخت کپی های خود به مدت طولانی می باشند و دوم اینکه می توانند به سلولهای بالغی با خصوصیات مورفولوژیک شناخته شده و با عملکرد اختصاصی تبدیل شوند.

ین سلولها قادر نیستند به همه نوع سلول تمایز پیدا کنند بلکه تنها قادرند به سلولهای بالغ همان بافتی که در آن هستند تبدیل شوند (مثلا سلولهای بنیادی مغز استخوان که به سلولهای خونی تبدیل می شوند). سلولهای بنیادی بزرگسال بسیار کم و نادر هستند به عنوان مثال از هر 10 تا 15 هزار سلول مغز استخوان تنها یک سلول از نوع سلولهای بنیادی است.  منشا و چگونگی شکل گیری این سلولها به طور دقیق مشخص نیست و فرضیات مختلفی برای آن مطرح شده است از جمله اینکه این سلولها در هنگام تمایز جدا از بقیه مانده و تمایز نیافته اند. امروزه  سلولهای بنیادی از بافتهای مختلفی از جمله خون، مغز، نخاع، لوله گوارش، پوست، عضلات و غیره جدا شده‌اند.

نام سلولهای بنیادی جنینی (رویانی) از منشا آنها یعنی رویان گرفته شده است. در واقع این سلولها از یکی از مراحل ابتدایی تشکیل و توسعه جنین بنام مرحله بلاستوسیتی گرفته می شوند. به طور اختصاصی سلولهای بنیادی جنینی از توده سلولی درونی بلاستوسیت در مرحله پیش از لانه گزینی در دیواره رحم به دست می آیند. این سلولها هم قادر به همانندسازی خود هستند و هم قادرند به انواعی از سلولهای مختلف تمایز یابند.

دسته سوم سلولهای بنیادی سلولهای بند ناف هستند که همانطور که از نامشان بر می آید از خون بند ناف در هنگام وضع حمل جدا می  شوند و قابل نگهداری هستند تا در آینده در صورت لزوم برای همان بچه یا اعضای خانواده وی و یا برای شخص دیگری استفاده شوند.

امروزه محققان در حال بررسی و آزمایش امکان کاربرد سلولهای بنیادی در درمان بیماریهای مختلف می باشند. از جمله بیماریهایی را که امیدهای زیادی به درمان آنها می رود می توان به آلزایمر و پارکینسون، آسیبهای نخاعی، دیابتها‌ (از طریق جایگزین نمودن سلولهای پانکراتیک ترشح کننده انسولین)، بیماریهای کرونری قلب (با جایگزینی سلولهای ماهیچه ای قلب)، بیماریهای کبدی مثل سیروز و غیره اشاره نمود.

سلول های بنیادی قادر به ایجاد هر نوع سلولی در بدن هستند. آنها می توانند تحت تأثیر بعضی شرایط فیزیولوژیک یا آزمایشگاهی به سلول هایی با عملکردهای اختصاصی مانند سلول های عضلانی قلب یا سلول های تولیدکننده انسولین در پانکراس و... تبدیل شوند.
تحقیقات در زمینه سلول های بنیادی دو ویژگی مهم دارند که آنها را از انواع سلول های دیگر متمایز می سازد:
۱- توان نوسازی سلول های نامتمایزی هستند که توانایی تکثیر نامحدود خود را دارند و در حالت نامتمایز باقی بمانند.
۲- پرتوانی:سلول های بنیادی قادر به ایجاد هر نوع سلولی در بدن هستند. آنها می توانند تحت تأثیر بعضی شرایط فیزیولوژیک یا آزمایشگاهی به سلول هایی با عملکردهای اختصاصی مانند سلول های عضلانی قلب یا سلول های تولیدکننده انسولین در پانکراس و... تبدیل شوند.
دانشمندان در ابتدا با دو نوع از سلول های بنیادی که از حیوانات و انسان ها به دست آمده بودند، شامل سلول های بنیادی جنینی و سلول های بنیادی بالغین کار می کردند که این دو دسته سلولی عملکردها و ویژگی های مختلفی دارا هستند.
بیشتر از ۲۰ سال قبل دانشمندان توانستند سلول های بنیادی را از جنین ابتدایی موش جدا کنند و با مطالعه سالها جزئیات بیولوژی سلول های بنیادی موش؛ در سال ۱۹۹۸ دانشمندان موفق به جدا کردن سلول های بنیادی جنینی از جنین انسان و رشد آنها در محیط آزمایشگاه شدند و این سلول ها را سلول های بنیادی جنینی انسان نامیدند. این سلول های همانطور که از نامشان مشخص است از جنین های ۴ یا پنج روزه که از تخم های آزمایشگاهی بارور می شوند به دست می آیند و در محیط آزمایشگاهی در محیط کشت های اختصاصی رشد داده می شوند.
سلول های بنیادی بالغین، سلول های نامتمایزی هستند که در بین سلول های تمایز یافته بافت ها و ارگان های بدن انسان یافته می شوند و توانایی نوسازی و تمایز به انواع سلول های اختصاصی اصلی بافت یا ارگان را دارند. نقش های اولیه این سلول ها در یک ارگان زنده شامل حمایت کردن و تعمیر بافت هایی است که از آنها به دست می آیند.
دانشمندان سلول های بنیادی بالغین را در بافت های بیشتری نسبت به آنچه فکر می کردند به دست آوردند. این یافته ها دانشمندان را به استفاده از این سلول ها در علم پیوند راهنمایی کرد. اکنون بیشتر از ۳۰ سال از استفاده سلول های بنیادی بالغین خون ساز که از مغز استخوان برای پیوند جدا می شوند، می گذرد.
در سال ۱۹۶۰ محققان کشف کردند که مغز استخوان حداقل دو نوع سلول بنیادی را دربردارد که شامل سلول های بنیادی خون ساز که انواع سلول های خونی را در بدن می سازند و سلول های استرومال که می توانند بافت های غضروف، استخوان، چربی، بافت های همبندی فیبروز را در بدن بسازند، است.
در سال ۱۹۶۰ دانشمندانی که موش ها را مطالعه می کردند دو منطقه از مغز موش را که شامل سلول های تقسیم شونده که تبدیل به سلول های عصبی می شوند، کشف کردند. بر خلاف این گزارش ها بیشتر دانشمندان معتقد بودند که سلول های عصبی جدید در مغز بالغین نمی تواند تولید شود تا اینکه در سال ۱۹۹۰ دانشمندان توافق کردند که مغز بالغین شامل سلول های بنیادی است که توانایی تولید سه نوع اصلی سلول های مغزی را که شامل آستروسیت ها و الیگودندروسیت ها (سلول های غیرعصبی) و نورون ها (سلول های عصبی) دارا هستند.
سلول های بنیادی بالغین در ارگان ها و بافت های زیادی از بدن جدا شده اند، اما نکته مهم این است که تعداد بسیار محدودی از این سلول ها در هر بافت وجود دارد که در منطقه خاصی از آن بافت برای سالها ساکن می مانند، تا اینکه با ظهور بیماری یا آسیب بافتی فعال می شوند.
بافت هایی که سلول های بنیادی بالغین در آنها یافت می شوند عبارتند از: مغز استخوان، خون محیطی، مغز، عروق خونی، پالپ دندان، عضله اسکلتی، پوست، کبد، پانکراس، قرنیه، شبکیه، سیستم گوارش.
دانشمندان در خیلی از آزمایشگاه ها تلاش می کنند تا بتوانند که سلول های بنیادی بالغین را در کشت سلول به انواع سلول ها اختصاصی تبدیل کنند تا از آنها برای درمان بیماری ها و صدمات بافتی استفاده کنند.
پتانسیل های درمانی این سلول ها عبارتند از: جایگزینی سلول های تولیدکننده دوپامین در مغز در بیماری پارکینسون، تولید سلول های انسولین ساز برای نوع یک دیابت (وابسته به انسولین) و تعمیر سلول های عضلانی تخریب شده.
سلول های بنیادی بند ناف از سلول های پرتوان دیگر هستند که همچون سلول های بنیادی بالغین قادرند تا انواعی از سلول ها را در محیط آزمایشگاهی تولید کنند. در بند ناف دو دسته سلول های بنیادی وجود دارند که قادر به ساختن سلول های خونی و سلول های استخوانی و چربی بوده و همچنین به عنوان جایگزینی برای سلول های مغز استخوان در علم پیوند مغز استخوان محسوب می شوند.
●ضرورت تحقیق و پژوهش در خصوص سلول های بنیادی چیست؟
سلول های بنیادی قادرند به طور نامحدود هر نوع سلول را به وجود آورند که این خصوصیت باعث استفاده حیرت آور این سلول ها در علم پیوند شده است. علاوه بر این می توان به گونه ای این سلول ها را از نظر ژنتیکی تغییر داد تا پس از پیوند دفع نشوند. کارهایی که در این رابطه تا به حال انجام شده اند عبارتند از:
۱- سلول های ماهیچه قلب توان تکثیر طی دوره بزرگسالی را ندارند و هرگاه با جراحت یا ایسکمی، به بافت مزبور آسیبی برسد بافت غیرفعال جایگزین سلول های ماهیچه ای قلب فعال می شوند. سلول های بنیادی جنینی توان تبدیل به سلول های ماهیچه ای قلب را دارند که از آنها می توان در درمان موارد سکته های قلبی که عامل اصلی آسیب به ماهیچه قلب هستند و همچنین در موارد اختلالات مادرزادی قلبی استفاده کرد.
۲- سلول های بنیادی خون ساز در علم پیوند مغز استخوان برای درمان بعضی بیماری های خونی مانند تالاسمی و همچنین سرطان های افراد بزرگسال و خردسال به کار می روند .
۳- سلول های مولد انسولین از سلول های بنیادی جنینی موش و انسان به دست آمده اند که می توانند راهگشایی در درمان بیماری دیابت باشند.
۴- سلول های عصبی از سلول های بنیادی جنینی به دست آمده اند که از آنها می توان در درمان بیماری های تخریب شونده سیستم عصبی مانند پارکینسون و یا آلزایمر استفاده کرد.
۵- سلول های پوستی از سلول های بنیادی جنینی به دست آمده اند که از این سلول ها می توان در درمان سوختگی ها و بهبود زخم ها استفاده کرد.
۶- تبدیل سلول بنیادی به سلول های سازنده غضروف و استخوان
۷- تبدیل سلول بنیادی به سلول کبدی
۸- تولید لوله گوا رش از سلول های بنیادی