توانایی تقسیم بالا و خودنوزایی دو ویژگی اساسی سلول های بنیادی می باشند. براساس توان تمایزی و برگشت پذیری آن ها، سلول ها را می توان به همه توان، پرتوان و چند توان تقسیم کرد.
همه توان: این سلول ها می توانند همه سلول ها اعم از سه‌لایه‌ی جنینی (اندودرم، مزودرم، اکتودرم) و سلول های برون جنینی را بسازند.
پرتوان: سلول هایی هستند که می توانند غالب یا همه سلول های فرد را بسازند(تنها سه لایه ی جنینی و نه برون جنینی).
چند توان: تعداد محدودتری از انواع سلول را به وجود می آورند ( مثل سلول های بنیادی واقع در بافت های بزرگسالان )
سلول های بنیادی جنینی (ES ) از توده سلولی داخلیِ در مرحله بلاستوسیست به دست می آیند؛ که این مرحله از تکوین، پیش از لانه گزینی در پستانداران است. که پس از چهار تا پنج روز بعد از لقاح انجام می شود. در این مرحله جنین 200_100 سلول دارد و به صورت کره ای توخالی است. این کره متشکل از یک لایه برون سلولی ( تروفواکتودرم ) است که پس از لانه گزینی در رحم، بخشی از جفت را می سازد. این کره دارای مجتمعی از سلول ها در داخل کره به نام توده سلولی داخلی است. حدود 20 سال پیش، روش های کشت سلول های بنیادی موش که از توده سلولی داخلی بلاستوسیست به دست می آیند گزارش شده اند و تاکنون تغییرات بسیار کمی داشته اند. در سال 1998 توسط تامسون و همکارانش برای اولین بار تولید سلول های بنیادی انسانی گزارش شد. مطالعه سلول های کارسینومای جنینی موش و انسانی به تولید و رشد سلول های بنیادی جنینی کمک کرده است. تاکنون تنها از سه گونه از پستانداران سلول های بنیادی جنینی با توان خودنوزایی و کشت طولانی مدت به دست آمده است که عبارتند از موش، میمون، انسان. در موش بازدهی تولید سلول های بنیادی جنینی، تحت تاثیر نژاد ژنتیکی موش آزمایشگاهی، شرایط کشت و عواملی است که بر موش های ماده آبستن اثر می گذارد. علاوه بر این تاکنون از گونه های دیگری نیز سلول های بنیادی جنینی تهیه شده است که از آن جمله می توان به موارد گورخرماهی، جوجه، خرگوش، رت، هامستر، خوک، گاو، گوسفند اشاره نمود. تولید رده های سلولی پرتوان از مهره دارانی غیر از موش، اثر عمیقی بر مطالعات مراحل اولیه تکوین نظیر دودمان سلولی متعهد شده و نشانه گذاری ژنتیکی و به خصوص تغییر ژنتیکی و انتقال هسته در گونه های اهلی داشته است.
کلیات تولید سلول های بنیادی جنینی
تولید سلول های بنیادی جنینی از موش یا انسان، فرآیندی چند مرحله ای است. به چند مورد آن اشاره مختصری می کنیم.
1 : توده سلولی داخلی بلاستوسیست پیش از لانه گزینی از تروفواکتودرم اطراف آن جدا می شود. جداسازی بلاستوسیست به دو روش انجام می گیرد که هر دو روش در تولید سلول های بنیادی جنینی انسان و موش به کاربرد دارد.
الف) مکانیکی، پس از کشت بلاستوسیست، جنین به کف ظرف متصل می شود و سپس سلول های تروفواکتودرمی در سطح شروع به رشد می کنند ولی سلول های ICM به سمت بالا تکثیر می یابند و بعد از چند روز برامدگی گنبدی شکلی درست می کند. در این وقت با کمک یک پیپت می توان ICM را از تروفواکتودرم جدا کرد.
ب) جراحی با کمک ابزار ایمنی: در این روش از ابزارهای ایمنی یعنی کامپلمان و انتی بادی استفاده می شود.
2 : کشت ICM بر سلول های تغذیه کننده: کشت سلول های تغذیه کننده برای رشد سلول های بنیادی جنینی به منظور تامین مواد ناشناخته مورد نیاز سلول های بنیادی جنینی است. گاهی نیز سلول های بنیادی جنینی را بدون سلول های تغذیه کننده کشت می دهند ولی این هنگام کشت سلول های بنیادی جنینی نمی تواند برای مدت طولانی باشد. چون احتمالا تمایز خود به خود انها، حتی در حضور LIF به عنوان عامل ممانعت کننده تمایز زیاد است. در تمامی موارد، تقسیم سلول های تغذیه کننده را قبل از هم کشتی با سلول های بنیادی جنینی متوقف می کنند. ممانعت از تقسیم سلول های تغذیه کننده به دو روش تابش اشعه گاما و با استفاده از مایتومایسین C. انجام می شود. 3 : با تکثیر ICM بر سلول های تغذیه کننده و پاساژ آنها بعد از گذشت چند روز بر روی سلول های تغذیه کننده، کلونی یا کلونی های ظاهر می شود در این وقت باید آنها را از کف ظرف همراه با سلول های تغذیه کننده جدا کرده و پس از تفکیک سلول ها از یکدیگر دوباره آن را کشت داد. بعد از گذشت چند روز کلونی یا کلونی هایی ظاهر می شود و در این وقت بازهم باید آنها را پاساژ داد.
۴: حصول سلول های بنیادی جنینی: با پاساژ کلونی ها به صورت تک سلولی بر سلول های تغذیه کننده جدید، بعد از دو یا سه روز کلونی های بزرگتری تشکیل می شود. از این به بعد هر دو یا سه روز یکبار باید انها را پاساژ داد. نکته جالب آن است که می توان آنها را به مدت طولانی کشت داد، یا برای سالها منجمد نگاه داشت و در شرایط مطلوب، حالت غیرتمایزی و کاریوتیپ طبیعی خود را برای سالها حفظ می کنند.
مشخصات سلول های بنیادی:
برای هدف های تحقیقاتی، تعریف یک سلول بنیادی جنینی، بیش از سلول های بنیادی با توان تقسیم زیاد مشتق از جنین است که می تواند تقریبا به تمام سلول های بدن تمایز یابد. پس نکات با اهمیت و خاص در تعریف سلول بنیادی جنینی ضروری است.
آستین اسمیت مطالعات فراوانی بر سلول های بنیادی جنینی موش دارد. براساس مطالعات فراوانش مشخصات زیر را برای تعریف سلول های بنیادی جنین ضروری می داند.
1: از توده سلولی داخلی و یا اپی بلاست بلاستوسیست مشتق شده باشد. a
2 : دارای توان تقسیم متقارن نامحدود و بدون تمایز باشد و در عین حال توان تمایزی را حفظ نمایدa
3 : دارای کاریوتیپ طبیعی کروموزومی بوده و این حالت را نیز حفظ نماید.
4 : سلول های بنیادی جنینی پرتوان بتوانند انواع سلول تمایز یافته که مشتق از سه لایه زاینده اولیه جنین ( اندودرم، مزودرم و اکتودرم ) است را به وجود اورد.
5 : طی تکوین، دارای توان ادغام در تمام بافت های جنینی باشد.a,b
6: دارای توان تولید دودمان زاینده که در نهایت اسپرم و تخمک را می سازد، باشد. a,b
7 : کلون زایی به این معنی که یک سلول منفرد دارای توان تولید یک کلونی متشکل از سلول های با خواص ژنتیکی یکسان باشد. انکه کلونها دارای خواص مشابه سلول مبدا باشد. a
8 : بیان فاکتور نسخه برداری Oct_4 این فاکتور باعث تحریک یا مهار دسته ای از ژنها می شود که سلول های بنیادی جنینی را در حال تکثیری و غیر تمایز نگه می دارد.
9: بتوان آن را به تکثیر و یا تمایز القا کرد.
10 : فاقد نقطه کنترل G1 باشد.
11 : سلول های بنیادی جنینی، غیر فعال شدن کروموزوم x را نشان نمی دهند.
a: این خصوصیت در سلول های EGC انسانی نشان داده نشده است.b: این خصوصیت در سلول های بنیادی جنینی انسانی نشان داده نشده است. همه ی خصوصیات فوق در سلول های بنیادی جنینی موش نشان داده شده است.
علاوه بر این سلول های بنیادی جنینی و سلول های کارسینومای جنینی همانند توده سلولی داخلی بلاستوسیست های موشی تعدادی از نشانگرهای سطحی سلول های پرتوان جنینی را نشان می دهند.
نویسنده: نیلوفر ترکزاده
منابع:
1 : جلد اول سلول های بنیادی نوشته دکتر حسین بهاروند
2: https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/bone-marrow-transplant/in-depth/stem-cells/art-20048117
3: https://www.stanfordchildrens.org/en/topic/default?id=what-are-stem-cells-160-384: https://stemcells.nih.gov/info/Regenerative_Medicine/2006Chapter1.htm