اصطلاحات سلول بنیادی

سلول بنیادی منشا تمام سلول‌ها بوده و توانایی تبدیل به تمام سلول‌های بدن را دارد. این سلول‌ها قادر به خود نوسازی (Self Renewing) و تمایز (Differentiating)  در انواع سلول‌ها از جمله سلول‌های خونی، قلبی، عصبی و غضروفی هستند. در بازسازی و ترمیم بافت‌های مختلف بدن بدنبال آسیب و جراحت تاثیر گذار بوده و می‌توانند به درون بافت‌های آسیب دیده‌ (بخش عمده سلول‌های آنها از بین رفته است)، پیوند و جایگزین سلول‌های آسیب دیده شده و در آن بافت آنها را ترمیم و رفع کنند.

Stem cell (سلول بنیادی)

سلول های تمایزنیافته ای که قادر به تقسیم و تزاید هستند و می توانند به رده های مختلف سلولی تمایز یابند.

ویژگی های سلول بنیادی

Self-renewal

خود نوزایی داشته باشد و ظرفیت تکثیر داشته باشد.

Colonogenic properties

به دلیل تکثیر و تزاید زیاد می توانند به صورت کلونی جمع شوند یا به عبارتی تجمع یابند.

Capable of multi-lineage differentiation

قادر به تمایز به چندین رده ی سلولی است.

Asymmetric cell division

باید نامتقارن باشند یعنی هم خود را بسازد و هم به سلول دیگر تمایز یابد. اگر یک سلول فقط بتواند مانند خود را بسازد به این حالت قرینگی گفته می شود. که این سلول بنیادی نیست.

سلول های بنیادی از لحاظ پتانسیل تمایز به 5 دسته تقسیم می شوند:

Totipotent

سلول بنیادی که قادر به تولید هر نوع سلول و هر نوع رده ی سلولی است. یعنی هم  سه لایه ی زایا آندودرم، مزودرم،اکتودرم و هم جفت را ایجاد می کند.(همه ی سلول ها را می سازد)مانند سلول تخم حاصل از لقاح تا مرحله ی 8 سلولی

Pluripotent

سلول پر توان فقط سه رده ی لایه زایا را ایجاد می کنند یعنی سلول جفت را نمی سازد. مانند سلول جنینی بعد از مرحله ی 8 سلولی و سلول IPS (سلول پر توان القایی)

Multipotent

سلول بنیادی چند توان، قادر به تمایز به چند رده ی سلولی است. مانند سلول بنیادی مزانشیال (MSC) وسلول بالغ یا بزرگ که می توانیم از مغز استخوان، خون، چربی و .. جدا سازیم.

Biopotent

الیگو پتنت، سلول بنیادی با توان اندک تنها به دو رده ی سلولی تمایز می یابد. مانند سلول پستانی که تنها به سلول غده ای و مجرایی تمایز می یابد.

Unipotent

سلول بنیادی تک توان، تنها به یک رده متمایز می شود. مانند سلول اسپرماتوگونی که تنها به یک سلول نر تمایزمی یابد.

Stem cell niche (کنام سلول بنیادی)

به فارسی به معنای جایگاه و محل سلول بنیادی است و این جایگاه تعیین کننده سرنوشت سلول هاست. در واقع سلول های بنیادی در ریز محیطی واقع شده که حمایت فیزیکی و شیمیایی را برای بقای سلول و نشانه های فضایی و زمانی را برای تنظیم سلول های بنیادی فراهم می کند. حال بسته به نوع بافت و محل تکامل نوع کنام با هم متفاوت است.

سرنوشت سلول بنیادی

معمولا 4 حالت دارد: البته اولین گام ممکن است که در حالت سکون در جایگاه خود بمانند/خودنوزایی کنند/ تمایز یافته و به سوی سلول خاصی روند مثال سلول های عصبی یا با اسیب ریه به آنجا فرا خوانده می شوند و به ترمیم کمک می کنند یا با ترشحاتی سبب کاهش التهاب شوند/ مهاجرت کنند مثال به فراوانی در مغز استخوان حضور دارند پس با اسیب بافتی مهاجرت کرده و به ترمیم کمک می کنند/ بلکه ممکن است در نهایت به دلیل پیری و فرسودگی طی آپوپتوز از بین روند.

**علاوه بر کروموزم و شرایط ژنتیکی سلول، شرایط محیطی اطراف سلول(کنام)هم در تعیین سرنوشت آن نقش دارد.

**اجزای تشکیل دهنده کنام سلول های بنیادی شامل : عوامل شیمیایی، فیزیکی، و اجزای سلولی است.

بعضی از این عوامل به طور مستقیم و بعضی دیگر با تعدیل عوامل موضعی خاص سلول های بنیادی را تحت تاثیر قرار می دهند. مثال فعالیت استئوژنیک سلول های پارانشیمی توسط هورمون پاراتیروئید از مسیر پیام رسانی مرفولوژی استخوان تحت تاثیر قرار می گیرد.

در واقع این امور بر روی روند تمایز و سرنوشت سلول تاثیر می گذارد. تمامی شرایطی که در باال مشاهده می شود در شرایط آزمایشگاه هم فراهم می گردد یعنی با برداشت سلول بنیادی و تحت تاثیر دما و فشار خاص در آزمایشگاه می توانیم آنها را متمایز سازیم.

Developmental origin of stem cells (منشا تکاملی سلول بنیادی)

از زمان تولید تخم تا مرحله ی 8 سلولی را مرحله ی جنینی و از 8 سلولی به بعد را مرحله ی رویانی می نامند. در مرحله ی رویانی 3 لایه ی زاینده را داریم. 3 لایه ی مزودرم، اکتودرم، آندودرم. این لایه ها تشکیل دهنده ی بافت های مختلف بدن هستند.

منشا اکتودرمی	منشا مزودرمی	منشا آندودرمی
سیستم عصبی استخوان سر و گردن عضالت سر و گردن پوست سر و گردن اپیدرمیس اپیتلیوم ناحیه دهانی ساختار پستان ها	عضلات به جز سر و گردن سیستم تناسلی گردش خون بافت پیوندی استخوان به جز سر و گردن پوست(درمیس)به جز سر و گردن سایر قسمت های ادراری به جز مثانه	دستگاه گوارش کبد پانکراس ریه ها ساختار میانی گوش غده تیروئید پاراتیروئید سیستم ادراری( مثانه(

به عبارتی اگر قرار باشد در ازمایشگاه سلولی از ریه ساخته شود ابتدا باید سلول های آندودرمی را بسازیم بعد ریه یا مثال سلول های قلبی را بسازیم ابتدا باید سلول های مزودرمی را بسازیم.

Stem cell classification based on origin (تقسیم بندی سلول بنیادی بر اساس منشا)

Adult stem cell ④بالغ	Infant stem cell→  ③	Fetal stem cell→  جنینی②	Embryonic stem cell→  رویانی①
سلول بنیادی بزرگسال یعنی چند سالی از تولد آنها گذشته است	سلول بنیادی که بعد از تولد از سلول های بند ناف جدا می شوند. دو نوع سلول بنیادی هماتوپوئتیک مزانشیال MSC  را می توان جدا کرد.	یعنی 3 لایه ی زایا از مرحله قبلی شکل گرفته اند و حال مرحله ی جنینی شکل می گیرد. از جنین/ مایع آمنیوتیک/ جفت می توان جداسازی کرد	iner cell mass از توده سلولی داخلی ساخته می شوند. در بلاستوسیت بوده و قبل از لانه گذاری جدا می شوند.

*MSC=Mesenchymal stem cell

**سلول هایinfant  راperinatal  یعنی سلول های حدود زایمان هم می نامند که هر دو مزانشیال هستند که می توانیم آنها را از این موارد جدا کنیم.

placenta*

chorionic villi*

amniotic membrane/fluid*

umbilical cord stem cell*

fetal hematopoietic stem cell*

حال اینکه هر کدام از این سلول های مزانشیالی چه تفاوتی با هم دارند بر میگردد به نوعی رسپتور (CD) که بر سطح آنها قرار دارد.

انواع سلول بنیادی بزرگسال

این سلول ها را می توان از بافت های مختلف یک موجود بالغ و بزرگسال جداسازی کرد.

Hemopoietic stem cells (HSCs)→

از خون سلول های مزانشیال و هماتوپئوتیک جدا می شود.

Stem cells (ASCs)

Mammary stem cells (MSCs)

Intestinal stem cells (ISCs)

Endothelial stem cells (ESCs)

Neural stem cells (NSCs)

Olfactory stem cells (OSCs)

(Testicular stem cells(TSCs

می توانیم سلول بنیادی بزرگسال را از بافت های مختلفی هم چون دندان، چربی، ریه، استخوان، پوست، قلب و.. جدا کنیم. ثابت شده است همه ی این بافت ها سلول بنیادی دارند اما تعداد آنها متفاوت است. مثال قلب و ریه تعداد سلول کمی دارند به همین دلیل در صورت آسیب نمی توانند به سرعت و به طور کامل ترمیم سازی را انجام دهند. در حالی که در چربی و استخوان تعداد سلول ها بسیار زیاد است و تا زمانی که آسیب بسیار شدیدی وارد نشود می توانند خود را ترمیم کنند.

Adult stem cell plasticity (پلاستیسیته سلول بنیادی بزرگسال)

Transdifferentiation دگر تمایزی	Dedifferentiation خودتمایزی	Differentiation تمایز
مانند حالتی که با وکتور های ویروسی ژن هایی را به درون سلول های فیبروبلاستپوست وارد می کنند و آن را یک مرحله به عقب بر می گردانند که به سلول های رویانی می رسند حال این سلول ها دوباره به سلول های تخصصی تر تبدیل می شوندIPS در واقع همین موضوع است که به این بازگشت به عقب Transdifferentiation می گویند.	سلول های تمایز یافته را به مرحله ی اولیه خود بازگردانیم. مانند اینکه سلول را به حالت تخم شکل گرفته حاصل از لقاح برسانیم.	زمانی که سلول تخم شکل می گیرد طی تمایز رده های مختلف سلولی را می سازد  (progenitor cell  ) که این سلول ها نیز سلول های اولیه بافت را می سازند.

Cell fusion (همجوشی سلولی)

به معنای ادغام دو سلول با هم است یا دو سلول با هم ادغام شوند یا یک سلول ترشحاتی داشته باشد که بر روی تمایز سلول دیگر تاثیر بگذارد.

 پیوند سلول بنیادی

Syngeneic	Allogeneic	Xenogeneic
اتوگرفت یا اتوژنیک : سلول را از یک حیوان گرفته دوباره به خودش وارد می کنیم. مثلا در آزمایشگاه تعداد را زیاد می کنیم یا تغییر و تحولی ایجاد می نماییم. مسئله رد پیوند وجود ندارد.  عیب :فرایند زمان بری است. امکان دارد فرد شرایط برداشت سلول را نداشته باشد به مدت 3 یا 4 هفته مراحل کشت سلول بنیادی طول می کشد.	سلول یا بافتی از اعضای یک گونه را به عضو دیگری می زنیم. عیب :رد پیوند هم مطرح است.	هر سلول یا بافتی را از گونه ای گرفته و به گونه ی دیگری بزنیم. عیب :سلولی را بین دو گونه جابه جا می کنیم که خطر انتقال بیماری و بیماری مشترک مهمترین ان است. امروزه با انجام تست ها سع یدر جلوگیری دارند. رد پیوند هم مطرح است. با مهندسی ژنتیک و دستکاری های حاصله سعی در رفع این مشکل دارند.

معیار های لازم برای شرایط بالینی بهتر

1) بیولوژی سلول ها را در بدن بشناسیم که ناشی از کنام سلول بنیادی است و مسیر های سیگنالی و مسیر های تمایزی(با استفاده از روش های حرارتی، الکتریکی و ..) را بشناسیم.

2) شناخت مکانیسم بیماری را بدانیم

3) حال باید شرایط را تا حد ممکن در آزمایشگاه ایجاد کنیم.

همانطور که قصد ما بهره گیری از سلول های بنیادی است با عدم رعایت شرایط ممکن است به ما آسیب برساند.

مثلا یکی از معایب سلول های بنیادی جنینی به دلیل تولید و تزاید زیاد امکان دارد توموری باشند. در حالی که سلول های بزرگسال این ویژگی را ندارند.

منبع

• Alatyyat SM, Alasmari HM, Aleid OA, et al. Umbilical cord stem cells: Background, processing and applications (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32746993/). Tissue Cell. 2020 Aug;65:101351. Accessed 3/22/2023.
• Godoy-Parejo C, Deng C, Zhang Y, et al. Roles of vitamins in stem cells (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31676963/). Cell Mol Life Sci. 2020 May;77(9):1771-1791. Accessed 3/22/2023.