معلومة

هل يجب حصاد الخلايا الجذعية؟ أم يمكن تصنيعها؟

هل يجب حصاد الخلايا الجذعية؟ أم يمكن تصنيعها؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يبدو أن معظم الاعتراضات على أبحاث الخلايا الجذعية ناتجة عن تشابك القضية مع الإجهاض. أتصور أن الاعتراضات الدينية لن تكون ضرورية إذا كان من الممكن "توليف" بدلاً من "حصاد" المواد ذات الصلة.

  1. هل من الممكن منطقيًا / فيزيائيًا تخليق الخلايا الجذعية؟
  2. إذا كان الأمر كذلك ، فهل لدينا هذه القدرة اليوم؟
  3. إذا لم يكن كذلك ، فهل هناك من يبحث عن هذا حاليًا؟

أخلاقيات أبحاث الخلايا الجذعية

تقدم أبحاث الخلايا الجذعية الجنينية البشرية (HESC) الكثير من الأمل للتخفيف من المعاناة البشرية الناجمة عن ويلات المرض والإصابات. تتميز HESCs بقدرتها على التجديد الذاتي وقدرتها على التمايز إلى جميع أنواع خلايا الجسم. الهدف الرئيسي لأبحاث HESC هو تحديد الآليات التي تحكم تمايز الخلايا وتحويل HESC إلى أنواع خلايا محددة يمكن استخدامها لعلاج الأمراض والإصابات المنهكة والمهددة للحياة.

على الرغم من الوعود العلاجية الهائلة لأبحاث HESC ، فقد واجه البحث معارضة شديدة لأن حصاد HESC ينطوي على تدمير الجنين البشري. مشتق HESCs في المختبر حوالي اليوم الخامس من تطور الجنين و rsquos (Thomson وآخرون. 1998). يتكون الجنين البشري النموذجي في اليوم الخامس من 200 خلية و 250 خلية ، معظمها يتكون من الأرومة الغاذية ، وهي الطبقة الخارجية من الكيسة الأريمية. يتم حصاد HESCs من كتلة الخلية الداخلية للكيسة الأريمية ، والتي تتكون من 30 & ndash34 خلية. يتطلب اشتقاق مزارع HESC إزالة الأرومة الغاذية. إن عملية تفكيك خلايا الكيسة الأريمية و rsquos تقضي على إمكانية تطويرها بشكل أكبر. يجادل معارضو أبحاث HESC بأن البحث غير مسموح به أخلاقياً لأنه ينطوي على القتل الجائر لأبرياء من البشر.

نجح العلماء مؤخرًا في تحويل خلايا جلد الإنسان البالغ إلى خلايا يبدو أنها تمتلك خصائص HESCs عن طريق تنشيط أربعة جينات في الخلايا البالغة (تاكاهاشي). وآخرون. 2007 يو وآخرون. 2007). يمكن للخلايا المعاد برمجتها و [مدش] وخلايا جذعية متعددة القدرات و [ردقوو] (iPSCs) و [مدش] أن تلغي في النهاية الحاجة إلى HESCs. ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، هناك إجماع في المجتمع العلمي على أنه يجب متابعة بحث كل من HESC و iPSC ، حيث أننا لا نعرف حتى الآن ما إذا كانت iPSCs لديها نفس الإمكانات مثل HESCs أو ما إذا كان من الآمن زرعها في البشر. وبالتالي ، ستستمر الجدل حول أبحاث HESC ، على الأقل في المدى القريب.

في حين أن المصدر الرئيسي للجدل الدائر حول أبحاث HESC يكمن في الآراء المتنافسة حول قيمة الحياة الجنينية البشرية ، فإن نطاق القضايا الأخلاقية في أبحاث HESC أوسع من مسألة أخلاقيات تدمير الأجنة البشرية. كما يشمل أيضًا أسئلة حول ، من بين أمور أخرى ، ما إذا كان الباحثون الذين يستخدمون HESCs ولكن لا يستخلصونها متواطئون في تدمير الأجنة ، وما إذا كان هناك تمييز أخلاقي بين تكوين الأجنة لأغراض البحث وخلقها لأغراض التكاثر ، وجواز الاستنساخ الأجنة البشرية لحصاد HESCs ، وأخلاقيات تكوين كائنات بشرية / غير بشرية. يقدم هذا الإدخال نظرة عامة على جميع المسائل باستثناء آخر مسألتين تم إدراجهما للتو في الاستنساخ والكائنات البشرية غير البشرية التي تم تناولها في إدخالات منفصلة.


منطقة طبية رمادية

الخلايا الجذعية هي خلايا خاصة لديها القدرة على إصلاح الأنسجة التالفة والأعضاء. يتضمن العلاج بالخلايا الجذعية استخدام هذه الخلايا في الحقن وزرع الأنسجة للشفاء من الإصابات وعلاج الأمراض.

هذا ليس بسيطًا أو مباشرًا كما قد يبدو. هناك عدة أنواع من الخلايا الجذعية ، ولا تتمتع جميعها بنفس القوة. يمكن لتلك التي تأتي من أجنة بشرية أو تمت برمجتها بشكل خاص في المختبر أن تتحول إلى أي نوع من الخلايا - ومن الناحية النظرية ، إصلاح أي عضو أو نسيج - في جسم الإنسان.

ولكن وفقًا للإجماع العلمي الحالي ، فإن الخلايا الجذعية المأخوذة من أنسجة مكتملة النمو (ما يشير إليه العلماء غالبًا باسم "الخلايا الجذعية البالغة") يمكن أن تتحول فقط إلى نوع النسيج الذي أتت منه. يُعتقد أن الإمكانات العلاجية لهذه الخلايا البالغة محدودة للغاية ، لأن الخلايا الجذعية الدهنية يمكن أن تتحول فقط إلى دهون ، والخلايا الجذعية للكبد يمكن أن تتحول إلى كبد فقط ، وهكذا.

يخضع الوصول إلى الخلايا الجذعية الجنينية للمراقبة الفيدرالية ، لكن الخلايا الجذعية البالغة ، والتي يمكن استخلاصها من جسم المريض نفسه ، تخضع لعدد قليل نسبيًا من اللوائح الفيدرالية. نتيجة لذلك ، سُمح للأطباء عمومًا باستخدامها لعلاج مجموعة واسعة من الحالات دون إثبات أنها آمنة أو فعالة.

"لقد اتخذت الخلايا الجذعية هذا النوع من القوة الأسطورية في أذهان الناس. ولكن هناك حدودًا حقيقية لما يمكن أن تفعله معظم هذه الخلايا بالفعل."

سالي تمبل ، دكتوراه ، عالم ، معهد الخلايا الجذعية العصبية ، رينسيلار ، نيويورك.

في الواقع ، يتم قبول علاجات الخلايا الجذعية على نطاق واسع فقط لمؤشرين طبيين واسعين: للمساعدة في علاج عدد قليل من اضطرابات الدم - بما في ذلك اللوكيميا وبعض أشكال فقر الدم - وفي بعض الحالات لمساعدة ضحايا الحروق. "لقد اتخذت الخلايا الجذعية هذا النوع من القوة الأسطورية في أذهان الناس ،" كما تقول سالي تمبل ، الدكتوراة ، عالمة في معهد الخلايا الجذعية العصبية في رينسيلار ، نيويورك "ولكن هناك حدودًا حقيقية لما يمكن أن تفعله معظم هذه الخلايا في الواقع. "

أقرت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) بمشكلة طب الخلايا الجذعية غير الخاضع للتنظيم وتقول إنها تتخذ خطوات لتعزيز إشرافها على هذه الصناعة المزدهرة. أصدر المنظمون رسائل تحذير إلى العديد من عيادات الخلايا الجذعية لانتهاك معايير المختبرات والتصنيع ، وأمروا شركة واحدة على الأقل بالتوقف عن بيع المنتجات القائمة على الخلايا الجذعية. في نوفمبر أعلنت أنه من الآن فصاعدًا ، ستكون موافقة الوكالة مطلوبة لبعض علاجات الخلايا الجذعية (كما هو الحال بالنسبة للأدوية الموصوفة) وأن العيادات التي يتعرض فيها المرضى للأذى ستخضع لإجراءات الإنفاذ ، بما في ذلك زيادة عمليات التفتيش ومضبوطات المنتجات المحتملة.

يقول المدافعون عن سلامة المرضى إن هذه الإجراءات لا تفي بما هو مطلوب لحماية المستهلكين. تقول ليزا ماكجيفرت ، مديرة مشروع المريض الآمن في اتحاد المستهلكين ، قسم السياسات والتعبئة في تقارير المستهلك: "يجب منع العيادات والأطباء من بيع الأدوية الخطرة غير المختبرة قبل أن تؤذي الناس ، وليس بعد ذلك".

رفضت إدارة الغذاء والدواء إتاحة أي من ممثليها لإجراء مقابلة لهذا المقال. لكن متحدثًا رسميًا قال عبر البريد الإلكتروني إن الوكالة تعمل على تحقيق التوازن بين حماية المستهلك والابتكار الطبي ، وإنه من المأمول أن يمتثل الأطباء والعيادات طواعية للإطار الجديد.


محتويات

تُشتق iPSCs نموذجيًا عن طريق إدخال منتجات مجموعات محددة من الجينات المرتبطة بتعدد القدرات ، أو "عوامل إعادة البرمجة" ، في نوع خلية معين. المجموعة الأصلية من عوامل إعادة البرمجة (يطلق عليها أيضًا عوامل Yamanaka) هي عوامل النسخ Oct4 (Pou5f1) و Sox2 و Klf4 و cMyc. في حين أن هذا المزيج هو الأكثر تقليدية في إنتاج iPSCs ، يمكن استبدال كل عامل وظيفيًا بعوامل النسخ ذات الصلة ، أو miRNAs ، أو الجزيئات الصغيرة ، أو حتى الجينات غير المرتبطة مثل محددات النسب. [11]

عادةً ما يكون اشتقاق iPSC عملية بطيئة وغير فعالة ، حيث تستغرق من 1 إلى 2 أسابيع لخلايا الفئران و3-4 أسابيع للخلايا البشرية ، مع كفاءات تتراوح من 0.01 إلى 0.1٪. ومع ذلك ، تم إحراز تقدم كبير في تحسين الكفاءة والوقت الذي يستغرقه الحصول على iPSCs. عند إدخال عوامل إعادة البرمجة ، تبدأ الخلايا في تكوين مستعمرات تشبه الخلايا الجذعية متعددة القدرات ، والتي يمكن عزلها بناءً على مورفولوجيتها ، أو الظروف التي تختار نموها ، أو من خلال التعبير عن الواسمات السطحية أو جينات المراسل.

الجيل الأول (الماوس) تحرير

تم إنشاء الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات لأول مرة من قبل فريق Shinya Yamanaka في جامعة كيوتو ، اليابان ، في عام 2006. [1] افترضوا أن الجينات المهمة لوظيفة الخلايا الجذعية الجنينية (ESC) قد تكون قادرة على إحداث حالة جنينية في الخلايا البالغة. اختاروا 24 جينًا تم تحديدها سابقًا على أنها مهمة في الخلايا الجذعية السرطانية واستخدموا الفيروسات القهقرية لتوصيل هذه الجينات إلى الخلايا الليفية للفأر. تم تصميم الخلايا الليفية بحيث يمكن عزل أي خلايا تعيد تنشيط الجين الخاص بـ ESC ، Fbx15 ، باستخدام اختيار المضادات الحيوية.

عند تسليم جميع العوامل الأربعة والعشرين ، ظهرت مستعمرات شبيهة بـ ESC أعادت تنشيط مراسل Fbx15 ويمكن أن تنتشر إلى أجل غير مسمى. لتحديد الجينات اللازمة لإعادة البرمجة ، أزال الباحثون عاملًا واحدًا في كل مرة من مجموعة الأربعة والعشرين. من خلال هذه العملية ، حددوا أربعة عوامل ، Oct4 ، Sox2 ، cMyc ، و Klf4 ، والتي كانت ضرورية وكافية معًا لإنشاء مستعمرات تشبه ESC قيد الاختيار لإعادة تنشيط Fbx15.

الجيل الثاني (الماوس) تحرير

في يونيو 2007 ، نشرت ثلاث مجموعات بحثية منفصلة ، بما في ذلك مجموعة ياماناكا ، وجامعة هارفارد / جامعة كاليفورنيا ، ولوس أنجلوس ، ومجموعة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، دراسات أدت إلى تحسين كبير في نهج إعادة البرمجة ، مما أدى إلى ظهور iPSCs التي لا يمكن تمييزها عن ESCs . على عكس الجيل الأول من iPSCs ، أنتج الجيل الثاني من iPSCs فئران خيمرية قابلة للحياة وساهمت في السلالة الجرثومية للفأر ، وبالتالي تحقيق "المعيار الذهبي" للخلايا الجذعية متعددة القدرات.

تم اشتقاق هذه الخلايا iPSCs من الجيل الثاني من الخلايا الليفية للفأر عن طريق التعبير بوساطة الفيروسات القهقرية لنفس عوامل النسخ الأربعة (Oct4 ، Sox2 ، cMyc ، Klf4). ومع ذلك ، بدلاً من استخدام Fbx15 لاختيار الخلايا متعددة القدرات ، استخدم الباحثون Nanog ، وهو جين مهم وظيفيًا في الخلايا الجذعية السرطانية. باستخدام هذه الإستراتيجية المختلفة ، أنشأ الباحثون iPSCs التي كانت متطابقة وظيفيًا مع ESCs. [12] [13] [14] [15]

تحرير الخلايا الجذعية متعددة القدرات التي يسببها الإنسان

جيل من الخلايا الليفية البشرية تحرير

تم الإبلاغ عن إعادة برمجة الخلايا البشرية إلى iPSCs في نوفمبر 2007 من قبل مجموعتين بحثيتين مستقلتين: شينيا ياماناكا من جامعة كيوتو باليابان ، والتي كانت رائدة في طريقة iPSC الأصلية ، وجيمس طومسون من جامعة ويسكونسن ماديسون الذي كان أول من اشتق جذعًا جنينيًا بشريًا. الخلايا. باستخدام نفس المبدأ المستخدم في إعادة برمجة الفئران ، نجحت مجموعة ياماناكا في تحويل الخلايا الليفية البشرية إلى خلايا iPSCs مع نفس الجينات المحورية الأربعة ، Oct4 ، Sox2 ، Klf4 ، و cMyc ، باستخدام نظام الفيروسات القهقرية ، [16] بينما استخدم طومسون وزملاؤه مجموعة مختلفة من العوامل ، Oct4 ، Sox2 ، Nanog ، و Lin28 ، باستخدام نظام لينتيفيرال. [17]

إنشاء من أنواع خلايا إضافية تحرير

يتطلب الحصول على أرومات ليفية لإنتاج خلايا iPSCs خزعة من الجلد ، وكان هناك دفع نحو تحديد أنواع الخلايا التي يمكن الوصول إليها بسهولة أكبر. [18] [19] في عام 2008 ، تم اشتقاق خلايا iPSCs من الخلايا الكيراتينية البشرية ، والتي يمكن الحصول عليها من نتف شعر واحد. [20] [21] في عام 2010 ، تم اشتقاق خلايا iPSCs من خلايا الدم المحيطية ، [22] [23] وفي عام 2012 ، تم تصنيع خلايا iPSCs من الخلايا الظهارية الكلوية في البول. [24]

تشمل الاعتبارات الأخرى لبدء نوع الخلية الحمل الطفري (على سبيل المثال ، قد تحتوي خلايا الجلد على المزيد من الطفرات بسبب التعرض للأشعة فوق البنفسجية) ، [18] [19] الوقت المستغرق لتوسيع مجموعة الخلايا البادئة ، [18] والقدرة على التمييز في نوع خلية محدد. [25]

الجينات المستخدمة لإنتاج iPSCs Edit

يعتمد توليد الخلايا المستحثة متعددة القدرات بشكل حاسم على عوامل النسخ المستخدمة في الحث.

تم تحديد Oct-3/4 وبعض المنتجات من عائلة جينات Sox (Sox1 و Sox2 و Sox3 و Sox15) على أنها منظمات نسخ حاسمة تشارك في عملية الاستقراء وغيابها يجعل الاستقراء مستحيلًا. جينات إضافية ، بما في ذلك بعض أفراد عائلة Klf (Klf1 و Klf2 و Klf4 و Klf5) ، وعائلة Myc (c-myc و L-myc و N-myc) و Nanog و LIN28 ، تم تحديدها إلى زيادة كفاءة الحث.

  • أكتوبر -3 / 4 (Pou5f1) Oct-3/4 هي واحدة من عائلة عوامل النسخ الأوكتامر ("أكتوبر") ، وتلعب دورًا حاسمًا في الحفاظ على تعدد القدرات. يؤدي غياب Oct-3/4 في خلايا Oct-3/4 + ، مثل الخلايا الجذعية الجنينية والخلايا الجذعية الجنينية ، إلى تمايز تلقائي عن الأرومة الغاذية ، وبالتالي يؤدي وجود Oct-3/4 إلى تعدد القدرات وإمكانية التمايز للجنين. الخلايا الجذعية. العديد من الجينات الأخرى في عائلة "أكتوبر" ، بما في ذلك أقارب أكتوبر -3 / 4 ، 1 أكتوبر و 6 أكتوبر ، تفشل في إثارة الاستقراء ، مما يدل على حصرية أكتوبر -3 / 4 لعملية الاستقراء. ومع ذلك ، أظهر فريق برئاسة هانز شولر (الذي اكتشف جين Oct4 مرة أخرى في عام 1989) أن الإفراط في التعبير في أكتوبر أثناء إعادة البرمجة يتسبب في حدوث تغيرات جينية تؤدي إلى تدهور جودة iPSCs. مقارنةً بإعادة برمجة OSKM (Oct4 و Sox2 و Klf4 و c-Myc) ، فإن إعادة برمجة SKM الجديدة (Sox2 و Klf4 و c-Myc) تولد iPSCs مع إمكانات تنموية مكافئة للخلايا الجذعية الجنينية ، على النحو الذي تحدده قدرتها على توليد الفئران iPSC بالكامل من خلال tetraploid تكامل الجنين. [26] [27]
  • عائلة سوكس: ترتبط عائلة Sox لعوامل النسخ بالحفاظ على تعدد القدرات على غرار Oct-3/4 ، على الرغم من أنها مرتبطة بالخلايا الجذعية متعددة القدرات وحيدة القدرة على عكس Oct-3/4 ، والتي يتم التعبير عنها حصريًا في الخلايا الجذعية متعددة القدرات. بينما كان Sox2 هو الجين الأولي المستخدم للتحريض بواسطة Yamanaka et al. و Jaenisch et al. و Thomson et al. ، فقد وجد أن عوامل النسخ الأخرى في عائلة Sox تعمل أيضًا في عملية الحث. ينتج Sox1 خلايا iPS بكفاءة مماثلة لـ Sox2 ، كما تولد الجينات Sox3 و Sox15 و Sox18 خلايا iPS ، على الرغم من انخفاض الكفاءة.
  • عائلة كلف: تم تحديد Klf4 من عائلة Klf لعوامل النسخ في البداية بواسطة Yamanaka et al. وأكده Jaenisch et al. كعامل لتوليد خلايا iPS للفأر وقد تم توضيحه بواسطة Yamanaka et al. كعامل لتوليد الخلايا الجذعية البشرية. ومع ذلك ، طومسون وآخرون. ذكرت أن Klf4 لم يكن ضروريًا لتوليد خلايا iPS البشرية وفشل في الواقع في توليد خلايا iPS بشرية. تم العثور على Klf2 و Klf4 من العوامل القادرة على توليد خلايا iPS ، كما أن الجينات ذات الصلة Klf1 و Klf5 كانت كذلك ، على الرغم من انخفاض الكفاءة.
  • عائلة ميك: عائلة Myc لعوامل النسخ هي جينات أولية مسرطنة متورطة في السرطان. ياماناكا وآخرون وجانيش وآخرون. أظهر أن c-myc هو عامل متورط في توليد خلايا iPS الماوس و Yamanaka et al. أظهر أنه كان عاملاً متورطًا في توليد خلايا iPS البشرية. ومع ذلك ، Thomson et al.، Yamanaka et al. يعد استخدام عائلة الجينات "myc" في تحريض الخلايا الجذعية أمرًا مزعجًا بالنسبة لاحتمال وجود خلايا iPS كعلاجات إكلينيكية ، حيث إن 25٪ من الفئران المزروعة بخلايا iPS المستحثة بالـ c-myc قد طورت ورمًا مسخيًا مميتًا. تم تحديد N-myc و L-myc للحث بدلاً من c-myc بكفاءة مماثلة.
  • نانوج: في الخلايا الجذعية الجنينية ، نانوج ، جنبا إلى جنب مع Oct-3/4 و Sox2 ، ضروري في تعزيز تعدد القدرات. لذلك ، كان من المدهش عندما ياماناكا وآخرون. ذكرت أن Nanog لم يكن ضروريًا للتحريض على الرغم من Thomson et al. ذكرت أنه من الممكن توليد خلايا جذعية مستحثة متعددة القدرات باستخدام نانوج كأحد العوامل.
  • LIN28: LIN28 هو بروتين مرنا ملزم [28] يتم التعبير عنه في الخلايا الجذعية الجنينية وخلايا السرطان الجنينية المرتبطة بالتمايز والتكاثر. طومسون وآخرون. أثبت أن LIN28 هو عامل في توليد iPSC بالاقتران مع OCT4 و SOX2 و NANOG. [17]
  • جليس 1: Glis1 هو عامل النسخ الذي يمكن استخدامه مع Oct-3/4 و Sox2 و Klf4 للحث على تعدد القدرات. إنه يطرح العديد من المزايا عند استخدامه بدلاً من C-myc. [29]

التحديات في إعادة برمجة الخلايا لتحرير تعدد القدرات

على الرغم من أن الطرق التي ابتكرها Yamanaka وآخرون قد أثبتت أنه يمكن إعادة برمجة الخلايا البالغة إلى خلايا iPS ، لا تزال هناك تحديات مرتبطة بهذه التقنية:

  1. كفاءة منخفضة: بشكل عام ، كان التحويل إلى خلايا iPS منخفضًا بشكل لا يصدق. على سبيل المثال ، كان معدل إعادة برمجة الخلايا الجسدية في خلايا iPS في دراسة الفئران الأصلية لياماناكا 0.01-0.1٪. [1] قد يعكس معدل الكفاءة المنخفض الحاجة إلى دقة التوقيت والتوازن والمستويات المطلقة للتعبير عن جينات إعادة البرمجة. قد يشير أيضًا إلى الحاجة إلى تغييرات وراثية و / أو جينية نادرة في مجموعة الخلايا الجسدية الأصلية أو في الثقافة المطولة. ومع ذلك ، تم العثور مؤخرًا على مسار لإعادة البرمجة الفعالة التي تتطلب تنظيمًا أقل لمركب إعادة تشكيل النوكليوزوم وإزالة الأسيتيل (NuRD). الإفراط في التعبير عن Mbd3 ، وهي وحدة فرعية من NuRD ، يمنع تحريض iPSCs. من ناحية أخرى ، يؤدي استنفاد Mbd3 إلى تحسين كفاءة إعادة البرمجة ، [30] مما ينتج عنه إعادة برمجة حتمية ومتزامنة لخلايا iPS (كفاءة تقارب 100٪ في غضون سبعة أيام من الخلايا البشرية والفأرة). [31]
  2. الإدراج الجيني: يحد التكامل الجيني لعوامل النسخ من فائدة نهج عامل النسخ بسبب خطر إدخال الطفرات في جينوم الخلية المستهدفة. [32] كانت الإستراتيجية الشائعة لتجنب إدخال الجينوم هي استخدام ناقل مختلف للمدخلات. تم استكشاف كل من البلازميدات والفيروسات الغدية وناقلات الينقولات ، ولكن هذه غالبًا ما تأتي مع مفاضلة انخفاض الإنتاجية. [33] [34] [35]
  3. تولد الأورام: اعتمادًا على الأساليب المستخدمة ، قد تؤدي إعادة برمجة الخلايا البالغة للحصول على خلايا iPSCs إلى مخاطر كبيرة يمكن أن تحد من استخدامها في البشر. على سبيل المثال ، إذا تم استخدام الفيروسات لتغيير الخلايا وراثيًا ، فمن المحتمل أن يتم تشغيل التعبير عن الجينات المسرطنة (الجينات المسببة للسرطان). في فبراير 2008 ، أعلن العلماء عن اكتشاف تقنية يمكن أن تزيل الجينات المسرطنة بعد تحريض القدرات المتعددة ، وبالتالي زيادة الاستخدام المحتمل للخلايا الجذعية في الأمراض التي تصيب الإنسان. [36] في دراسة أخرى ، ذكر ياماناكا أنه يمكن للمرء أن يصنع خلايا iPSCs بدون الجين الورمي c-Myc. استغرقت العملية وقتًا أطول ولم تكن بنفس الكفاءة ، لكن الكيميرات الناتجة لم تصاب بالسرطان. [37] يؤدي تعطيل أو حذف مثبط الورم p53 ، والذي يعد منظمًا رئيسيًا للسرطان ، إلى زيادة كفاءة إعادة البرمجة بشكل كبير. [38] وبالتالي يبدو أن هناك مفاضلة بين كفاءة إعادة البرمجة وتوليد الورم.
  4. إعادة البرمجة غير المكتملة: تواجه إعادة البرمجة أيضًا تحدي اكتمالها. هذا يمثل تحديًا خاصًا لأنه يجب إعادة تنسيق الشفرة اللاجينية على مستوى الجينوم إلى نوع الخلية المستهدفة من أجل إعادة برمجة الخلية بالكامل. ومع ذلك ، تمكنت ثلاث مجموعات منفصلة من العثور على خلايا iPS مشتقة من الخلايا الليفية الجنينية للفأر (MEF) والتي يمكن حقنها في الكيسات الأروماتية الرباعية الصبغية وأسفرت عن ولادة حية للفئران المشتقة بالكامل من الخلايا الجذعية المحفزة ، وبالتالي إنهاء الجدل حول تكافؤ الخلايا الجذعية الجنينية (ESCs) و iPS فيما يتعلق بتعدد القدرات. [39]

يلخص الجدول الموجود على اليمين الاستراتيجيات والتقنيات الرئيسية المستخدمة لتطوير خلايا iPS في السنوات الخمس الأولى بعد اختراق Yamanaka et al. في عام 2006.تمثل صفوف الألوان المتشابهة دراسات استخدمت استراتيجيات مماثلة لإعادة البرمجة.

مناهج بديلة تحرير

تقليد عوامل النسخ بالمواد الكيميائية تحرير

كانت إحدى الاستراتيجيات الرئيسية لتجنب المشاكل (1) و (2) هي استخدام جزيئات صغيرة يمكنها محاكاة تأثيرات عوامل النسخ. يمكن أن تعوض هذه المركبات عن عامل إعادة البرمجة الذي لا يستهدف الجينوم بشكل فعال أو يفشل في إعادة البرمجة لسبب آخر وبالتالي تزيد من كفاءة إعادة البرمجة. كما أنهم يتجنبون مشكلة التكامل الجيني ، والتي تساهم في بعض الحالات في تكوين الورم. أجريت دراسات رئيسية باستخدام مثل هذه الاستراتيجية في عام 2008. Melton et al. درس تأثيرات حمض الفالبرويك المانع للهيستون ديسيتيلاز (HDAC). ووجدوا أنه زاد من كفاءة إعادة البرمجة 100 مرة (مقارنة بطريقة عامل النسخ التقليدية في Yamanaka). [40] اقترح الباحثون أن هذا المركب كان يقلد الإشارات التي تنتج عادة عن عامل النسخ c-Myc. تم اقتراح نوع مماثل من آليات التعويض لتقليد تأثيرات Sox2. في عام 2008 ، Ding et al. استخدام تثبيط هيستون ميثيل ترانسفيراز (HMT) مع BIX-01294 بالاشتراك مع تنشيط قنوات الكالسيوم في غشاء البلازما من أجل زيادة كفاءة إعادة البرمجة. [41] دنغ وآخرون. من جامعة بكين في يوليو 2013 أنه يمكن إنشاء الخلايا الجذعية المستحثة دون أي تعديل جيني. استخدموا مزيجًا من سبعة مركبات جزيئية صغيرة بما في ذلك DZNep لحث الخلايا الجسدية للفأر على تكوين خلايا جذعية أطلقوا عليها اسم خلايا CiPS بكفاءة - بنسبة 0.2 ٪ - مماثلة لتلك التي تستخدم تقنيات إنتاج iPSC القياسية. تم إدخال خلايا CiPS في تطوير أجنة الفئران ووجد أنها تساهم في جميع أنواع الخلايا الرئيسية ، مما يثبت تعدد قدراتها. [42] [43]

دينغ وآخرون. أظهر بديلاً لبرمجة عامل النسخ من خلال استخدام مواد كيميائية تشبه العقاقير. من خلال دراسة عملية MET (الانتقال اللحمي - الظهاري) التي يتم فيها دفع الخلايا الليفية إلى حالة تشبه الخلايا الجذعية ، حددت مجموعة Ding مادتين كيميائيتين - مثبط ALK5 SB431412 ومثبط MEK (بروتين كيناز المنشط بالميتوجين) PD0325901 - والذي وجد أنه يزداد كفاءة الطريقة الوراثية الكلاسيكية بمقدار 100 ضعف. بإضافة مركب ثالث معروف بأنه متورط في مسار بقاء الخلية ، يزيد Thiazovivin من الكفاءة بمقدار 200 ضعف. أدى استخدام مزيج من هذه المركبات الثلاثة أيضًا إلى تقليل عملية إعادة برمجة الخلايا الليفية البشرية من أربعة أسابيع إلى أسبوعين. [44] [45]

في أبريل 2009 ، تم إثبات أن توليد خلايا iPS ممكن دون أي تغيير جيني للخلية البالغة: كان العلاج المتكرر للخلايا ببروتينات معينة موجهة إلى الخلايا عبر مراسي متعدد الأرجينين كافياً للحث على تعدد القدرات. [46] الاختصار المعطى لتلك iPSCs هو piPSCs (الخلايا الجذعية التي يسببها البروتين).

نواقل بديلة تحرير

هناك إستراتيجية رئيسية أخرى لتجنب المشاكل مثل نشأة الورم والإنتاجية المنخفضة وهي استخدام أشكال بديلة من النواقل: الفيروس الغدي والبلازميدات والحمض النووي العاري و / أو مركبات البروتين.

في عام 2008 ، Hochedlinger et al. استخدم فيروسات غدية لنقل عوامل النسخ الأربعة المطلوبة إلى الحمض النووي لخلايا الجلد والكبد لدى الفئران ، مما أدى إلى تكوين خلايا مماثلة لخلايا الخلايا الجذعية السرطانية. يعد الفيروس الغدي فريدًا من النواقل الأخرى مثل الفيروسات والفيروسات القهقرية لأنه لا يدمج أيًا من جيناته في المضيف المستهدف ويتجنب احتمال حدوث طفرات إدخال. [41] في عام 2009 ، فريد وآخرون. أظهر إعادة برمجة ناجحة للخلايا الليفية البشرية إلى خلايا جذعية. [47] ميزة أخرى لاستخدام فيروسات الغد هي أنها تحتاج فقط إلى العرض لفترة وجيزة من أجل إعادة البرمجة الفعالة.

أيضًا في عام 2008 ، Yamanaka et al. وجدوا أن بإمكانهم نقل الجينات الأربعة الضرورية بالبلازميد. [33] نجحت مجموعة ياماناكا في إعادة برمجة خلايا الفئران عن طريق ترنسفكأيشن مع تركيبتين بلازميد تحملان عوامل إعادة البرمجة ، حيث عبّر البلازميد الأول عن c-Myc ، بينما عبّر الثاني عن العوامل الثلاثة الأخرى (Oct4 و Klf4 و Sox2). على الرغم من أن طرق البلازميد تتجنب الفيروسات ، إلا أنها لا تزال تتطلب جينات محفزة للسرطان لإنجاز إعادة البرمجة. المشكلة الرئيسية الأخرى مع هذه الأساليب هي أنها تميل إلى أن تكون أقل كفاءة بكثير مقارنة بأساليب الفيروسات القهقرية. علاوة على ذلك ، فقد ثبت أن البلازميدات المنقولة بالعدوى تندمج في جينوم المضيف ، وبالتالي فإنها لا تزال تشكل خطر حدوث طفرات إدخال. نظرًا لأن الأساليب غير الفيروسية قد أظهرت مستويات منخفضة من الكفاءة ، فقد حاول الباحثون إنقاذ هذه التقنية بشكل فعال باستخدام ما يُعرف باسم PiggyBac Transposon System. أظهرت العديد من الدراسات أن هذا النظام يمكن أن يقدم بفعالية عوامل إعادة البرمجة الرئيسية دون ترك طفرات البصمة في جينوم الخلية المضيفة. يتضمن نظام PiggyBac Transposon إعادة استئصال الجينات الخارجية ، مما يلغي مشكلة الطفرات الإدراج. [ بحاجة لمصدر ]

اكتساب التحفيز من تحرير الخلية متعددة القدرات

في يناير 2014 ، تم نشر مقالتين تدعيان أنه يمكن إنشاء نوع من الخلايا الجذعية متعددة القدرات عن طريق تعريض الخلايا لأنواع معينة من الإجهاد (سم بكتيري ، درجة حموضة منخفضة تبلغ 5.7 ، أو ضغط جسدي) ، كانت الخلايا الناتجة تسمى خلايا STAP ، لاكتساب القدرة على التحفيز الناتج عن التحفيز. [48]

في ضوء الصعوبات التي واجهتها المعامل الأخرى في تكرار نتائج الدراسة المفاجئة ، في مارس 2014 ، دعا أحد المؤلفين المشاركين إلى سحب المقالات. [49] في 4 يونيو 2014 ، وافقت المؤلفة الرئيسية ، Obokata على سحب الورقتين [50] بعد أن تبين أنها ارتكبت "سوء سلوك بحثي" كما خلص في تحقيق أجرته RIKEN في 1 أبريل 2014. [51]

تحرير جزيئات الحمض النووي الريبي

MicroRNAs هي جزيئات قصيرة من الحمض النووي الريبي (RNA) ترتبط بالتسلسلات التكميلية على الرنا المرسال وتمنع التعبير عن الجين. يمكن استخدام قياس الاختلافات في تعبير microRNA في خلايا iPS للتنبؤ بإمكانية تمايزها. [٥٢] يمكن أيضًا استخدام إضافة microRNAs لتعزيز إمكانات iPS. تم اقتراح العديد من الآليات. [52] جزيئات microRNA الخاصة بخلايا ES (مثل miR-291 و miR-294 و miR-295) تعزز كفاءة تعدد القدرات المستحثة من خلال العمل في اتجاه مجرى c-Myc. [53] يمكن أيضًا أن تمنع microRNAs التعبير عن مثبطات عوامل النسخ الأربعة في Yamanaka ، وقد تكون هناك آليات إضافية تحث على إعادة البرمجة حتى في حالة عدم وجود عوامل نسخ خارجية مضافة. [52]

تشبه الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات الخلايا الجذعية الطبيعية متعددة القدرات ، مثل الخلايا الجذعية الجنينية (ES) ، في العديد من الجوانب ، مثل التعبير عن جينات وبروتينات معينة للخلايا الجذعية ، وأنماط مثيلة الكروماتين ، ومضاعفة الوقت ، وتكوين الجسم الجنيني ، وتشكيل الورم المسخي. ، وتشكيل الوهم القابل للحياة ، والفعالية والتمايز ، ولكن لا يزال يتم تقييم المدى الكامل لعلاقتها بالخلايا الجذعية الطبيعية متعددة القدرات. [1]

تم العثور على التعبير الجيني و H3K4me3 على مستوى الجينوم و H3K27me3 متشابهين للغاية بين خلايا ES و iPS. [54] [ بحاجة لمصدر ] كانت الخلايا iPSCs المتولدة مشابهة بشكل ملحوظ للخلايا الجذعية متعددة القدرات المعزولة بشكل طبيعي (مثل الخلايا الجذعية الجنينية للفأر والبشر ، و mESCs و hESCs ، على التوالي) في النواحي التالية ، مما يؤكد هوية iPSCs وأصالتها وتعدد قدراتها إلى جذع متعدد القدرات معزول بشكل طبيعي الخلايا:

  • الخصائص البيولوجية الخلوية
    • الصرف: كانت iPSCs متشابهة شكليًا مع ESCs. كان لكل خلية شكل دائري ونواة كبيرة وسيتوبلازم ضئيل. كانت مستعمرات iPSCs مماثلة أيضًا لمستعمرات المجالس الاقتصادية والاجتماعية. شكلت iPSCs البشرية مستعمرات ذات حواف حادة ومسطحة ومعبأة بإحكام مماثلة لـ hESCs و iPSCs الماوس شكلت مستعمرات مشابهة لـ mESCs ، مستعمرات أقل مسطحة وأكثر تجميعًا من مستعمرات hESCs.
    • خصائص النمو: الوقت المضاعف والنشاط الانقسامي هما حجر الزاوية في الخلايا الجذعية السرطانية ، حيث يجب أن تتجدد الخلايا الجذعية ذاتيًا كجزء من تعريفها. كانت iPSCs نشطة بشكل مخفف ، وتجدد ذاتيًا بنشاط ، وتنتشر ، وتنقسم بمعدل مساوٍ لـ ESCs.
    • علامات الخلايا الجذعية: عبرت iPSCs عن علامات مستضد سطح الخلية المعبر عنها في ESCs. عبرت iPSCs البشرية عن العلامات الخاصة بـ hESC ، بما في ذلك SSEA-3 و SSEA-4 و TRA-1-60 و TRA-1-81 و TRA-2-49 / 6E و Nanog. عبرت الفئران iPSCs عن SSEA-1 ولكن ليس SSEA-3 أو SSEA-4 ، على غرار mESCs.
    • جينات الخلايا الجذعية: تعبر iPSCs عن الجينات المعبر عنها في ESCs غير المتمايزة ، بما في ذلك Oct-3/4 و Sox2 و Nanog و GDF3 و REX1 و FGF4 و ESG1 و DPPA2 و DPPA4 و hTERT.
    • نشاط التيلوميراز: تيلوميراز ضرورية للحفاظ على انقسام الخلية غير المقيد بواسطة حد Hayflick البالغ

    • التمايز العصبي: تم تفريق iPSCs إلى خلايا عصبية ، معبرة عن βIII-tubulin و tyrosine hydroxylase و AADC و DAT و ChAT و LMX1B و MAP2. قد يشير وجود الإنزيمات المرتبطة بالكاتيكولامين إلى أن الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات ، مثل hESCs ، قد تكون قابلة للتمييز إلى الخلايا العصبية الدوبامينية. تم تقليل تنظيم الجينات المرتبطة بالخلايا الجذعية بعد التمايز.
    • التمايز القلبي: تم تفريق الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات إلى خلايا عضلية قلبية بدأت في الضرب بشكل عفوي. عبرت خلايا عضلة القلب عن TnTc و MEF2C و MYL2A و MYHCβ و NKX2.5. تم تقليل تنظيم الجينات المرتبطة بالخلايا الجذعية بعد التمايز.
    • تكوين الورم المسخي: حقن iPSCs في الفئران التي تعاني من نقص المناعة بشكل تلقائي بعد تسعة أسابيع. التراتومة هي أورام من سلالات متعددة تحتوي على أنسجة مشتقة من الأديم الباطن والأديم المتوسط ​​والأديم الظاهر ، وهذا على عكس الأورام الأخرى ، والتي عادة ما تكون من نوع خلية واحد فقط. تشكيل مسخي هو اختبار تاريخي لتعدد القدرات.
    • الجسم الجنيني: hESCs في الثقافة تشكل تلقائيًا هياكل شبيهة بالجنين تسمى "الأجسام الجنينية" ، والتي تتكون من نواة hESCs نشطة ومتباينة الانقسامية ومحيط من الخلايا المتمايزة تمامًا من الطبقات الجرثومية الثلاث. تشكل iPSCs أيضًا أجسامًا جنينية ولها خلايا متمايزة محيطية.
    • الفئران الكيميرية: تعيش hESCs بشكل طبيعي داخل كتلة الخلية الداخلية (الأرومة الجنينية) من الكيسات الأريمية ، وفي الأرومة الجنينية ، تتمايز في الجنين بينما تتمايز قشرة الكيسة الأريمية (الأرومة الغاذية) إلى أنسجة خارج المضغة. الأرومة الغاذية المجوفة غير قادرة على تكوين جنين حي ، وبالتالي فمن الضروري للخلايا الجذعية الجنينية داخل الأرومة المضغية أن تمايز وتشكل الجنين. تم حقن iPSCs بواسطة الماصة الدقيقة في الأرومة الغاذية ، وتم نقل الكيسة الأريمية إلى الإناث المتلقية. صُنعت صغار الفئران الحية الكيميرية: فئران بمشتقات iPSC مدمجة في جميع أنحاء أجسامها بنسبة 10-90٪ من الخيمرية. : الخلايا الجذعية المستحثة من الخلايا الليفية الجنينية للفأر المحقونة في الكيسات الأريمية الرباعية الصبغية (والتي يمكن أن تشكل فقط أنسجة جنينية إضافية) يمكن أن تشكل فئرانًا كاملة الخصوبة غير خيمرية ، على الرغم من انخفاض معدل النجاح. [55] [56] [57]
    • المروج نزع الميثيل: الميثيل هو نقل مجموعة الميثيل إلى قاعدة الحمض النووي ، وعادة ما يكون نقل مجموعة الميثيل إلى جزيء السيتوزين في موقع CpG (تسلسل السيتوزين / الجوانين المجاور). يتعارض انتشار الميثيل على نطاق واسع مع التعبير عن طريق منع نشاط بروتينات التعبير ، أو عن طريق تجنيد الإنزيمات التي تتداخل مع التعبير. وهكذا ، فإن مثيلة الجين تسكته بشكل فعال عن طريق منع النسخ. تم إزالة الميثيل من محفزات الجينات المرتبطة بتعدد القدرات ، بما في ذلك Oct-3/4 و Rex1 و Nanog ، في iPSCs ، مما يدل على نشاطهم المروج والترويج النشط والتعبير عن الجينات المرتبطة بتعدد القدرات في iPSCs.
    • مثيلة الحمض النووي عالميًا: تشبه الخلايا الجذعية الجذعية البشرية إلى حد كبير الخلايا الجذعية الجنينية في أنماطها التي يتم ميثلة السيتوزينات منها ، أكثر من أي نوع خلية آخر. ومع ذلك ، بترتيب ألف موقع ، تظهر اختلافات في العديد من خطوط خلايا iPS. نصف هذه الخلايا تشبه خط الخلايا الجسدية التي اشتُقت منها خلايا iPS ، والباقي خاص بـ iPSC. تم أيضًا العثور على عشرات المناطق ذات الحجم الكبير حيث لا يتم إعادة برمجة خلايا iPS إلى حالة الخلايا الجذعية الجنينية. [58]
    • إزالة ميثيل الهيستون: هيستون عبارة عن بروتينات مضغوطة موضعية هيكليًا لتسلسلات الحمض النووي التي يمكن أن تؤثر على نشاطها من خلال التعديلات المختلفة المتعلقة بالكروماتين. تم إزالة الميثيل من هيستونات H3 المرتبطة بـ Oct-3/4 و Sox2 و Nanog ، مما يشير إلى التعبير عن Oct-3/4 و Sox2 و Nanog.
    • الشاغل الرئيسي للتطبيق السريري المحتمل لـ iPSCs هو ميلها لتشكيل الأورام. [59] تمامًا مثل ESC ، تشكل الخلايا iPSCs ورمًا مسخيًا بسهولة عند حقنها في الفئران التي تعاني من نقص المناعة. يعتبر تكوين الورم المسخي عقبة رئيسية أمام الطب التجديدي القائم على الخلايا الجذعية من قبل إدارة الغذاء والدواء.
    • أظهرت دراسة حديثة عن التعافي الوظيفي الحركي بعد إصابات النخاع الشوكي في الفئران أنه بعد زرع الخلايا الجذعية متعددة القدرات التي يسببها الإنسان في الفئران ، تمايزت الخلايا إلى ثلاث سلالات عصبية في الحبل الشوكي. تحفز الخلايا إعادة نمو الحبل الشوكي التالف ، وتحافظ على النخاع ، وتشكل نقاط الاشتباك العصبي. لوحظت هذه النتائج الإيجابية لأكثر من 112 يومًا بعد إصابة الحبل الشوكي ، دون تكوين ورم. [60] ومع ذلك ، فقد أظهرت دراسة متابعة أجرتها نفس المجموعة أن استنساخًا متميزًا للخلايا الجذعية متعددة القدرات التي يسببها الإنسان شكلت أورامًا في نهاية المطاف. [61]
    • نظرًا لأنه لا يمكن إنتاج iPSCs إلا بكفاءة عالية في هذا الوقت باستخدام التعديلات ، فمن المتوقع عمومًا أن تكون أقل أمانًا وأكثر تورمًا من hESC. تم أيضًا ربط جميع الجينات التي ثبت أنها تعزز تكوين iPSC بالسرطان بطريقة أو بأخرى. تُعرف بعض الجينات بالجينات الورمية ، بما في ذلك أعضاء عائلة Myc. بينما لا يزال حذف Myc يسمح بتكوين IPSC ، يتم تقليل الكفاءة حتى 100 ضعف.
    • تم إثبات طريقة غير وراثية لإنتاج iPSCs باستخدام البروتينات المؤتلفة ، لكن كفاءتها كانت منخفضة جدًا. [46] ومع ذلك ، فإن التحسينات على هذه المنهجية تؤدي إلى كفاءة أعلى قد تؤدي إلى إنتاج iPSCs أكثر أمانًا. يُعتقد عمومًا أن الأساليب الأخرى مثل استخدام الفيروسات الغدية أو البلازميدات أكثر أمانًا من طرق الفيروسات القهقرية.
    • من المجالات المهمة للدراسات المستقبلية في مجال iPSC اختبار الأورام iPSC مباشرةً باستخدام طرق تحاكي الأساليب التي يمكن استخدامها في علاجات الطب التجديدي. تعتبر مثل هذه الدراسات حاسمة نظرًا لأن الخلايا الجذعية متعددة القدرات لا تشكل الورم المسخي فحسب ، بل أيضًا الفئران المشتقة من الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات لديها معدل مرتفع للوفاة من السرطان الخبيث. [62] نُشرت ورقة بحثية عام 2010 في مجلة Stem Cells تشير إلى أن الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات تكون أورامًا أكثر بكثير من الخلايا الجذعية الجنينية ، مما يدعم فكرة أن سلامة خلايا iPS هي مصدر قلق خطير. [63]
    • نشأ القلق بشأن استمناع خلايا IPS في عام 2011 عندما Zhou et al. أجرى دراسة تتضمن اختبار تكوين الورم المسخي وأثبتت أن خلايا IPS تنتج استجابة مناعية قوية بما يكفي للتسبب في رفض الخلايا. عندما تم إجراء إجراء مماثل على الخلايا الجذعية الجنينية المكافئة وراثيًا ، فإن Zhou et al. وجدت مسخيًا ، مما يشير إلى أن الجهاز المناعي يتحمل الخلايا. [64] في عام 2013 ، أراكي وآخرون. حاول إعادة إنتاج الاستنتاج الذي حصل عليه Zhou et al. باستخدام إجراء مختلف. لقد أخذوا خلايا من الوهم الذي نما من استنساخ IPSC وجنين فأر ، ثم تم زرع هذا النسيج في فئران اصطناعية. لقد أجروا تجربة مماثلة باستخدام الخلايا الجذعية الجنينية بدلاً من استنساخ IPSC وقارنوا النتائج. تشير النتائج إلى عدم وجود فرق معنوي في الاستجابة المناعية التي تنتجها خلايا IPS والخلايا الجذعية الجنينية. علاوة على ذلك ، أراكي وآخرون. أبلغت عن استجابة قليلة أو معدومة للمناعة لكلا خطوط الخلايا. [65] وهكذا ، أراكي وآخرون. لم يتمكن من التوصل إلى نفس النتيجة التي توصل إليها Zhou et al.

    تم جمع الإنجازات الحديثة والمهام المستقبلية للعلاج الخلوي الآمن القائم على iPSC في مراجعة Okano et al. [66]

    لا تزال مهمة إنتاج خلايا iPS صعبة بسبب المشاكل الست المذكورة أعلاه. المفاضلة الرئيسية التي يجب التغلب عليها هي تلك بين الكفاءة والتكامل الجيني. معظم الطرق التي لا تعتمد على تكامل الجينات المحورة غير فعالة ، في حين أن تلك التي تعتمد على تكامل الجينات المحورة تواجه مشاكل إعادة البرمجة غير المكتملة وتكوين الورم ، على الرغم من محاولة عدد كبير من التقنيات والأساليب. هناك مجموعة كبيرة أخرى من الاستراتيجيات وهي إجراء التوصيف البروتيني للخلايا الجذعية. [57] مزيد من الدراسات والاستراتيجيات الجديدة يجب أن تولد الحلول المثلى للتحديات الخمسة الرئيسية. قد يحاول أحد الأساليب الجمع بين السمات الإيجابية لهذه الاستراتيجيات في تقنية فعالة في نهاية المطاف لإعادة برمجة الخلايا إلى خلايا جذعية مستحثة متعددة القدرات.

    نهج آخر هو استخدام الخلايا الجذعية المستحثة المشتقة من المرضى لتحديد الأدوية العلاجية القادرة على إنقاذ النمط الظاهري. على سبيل المثال ، تُظهر خطوط الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات المشتقة من المرضى المصابين بمتلازمة خلل التنسج الأديم الظاهر (EEC) ، حيث يتم تحور الجين p63 ، التزامًا ظهاريًا غير طبيعي يمكن إنقاذه جزئيًا بواسطة مركب صغير. [67]

    نمذجة المرض وتطوير الأدوية تحرير

    الميزة الجذابة لخلايا iPS البشرية هي القدرة على استخلاصها من المرضى البالغين لدراسة الأساس الخلوي للمرض الذي يصيب الإنسان. نظرًا لأن خلايا iPS ذاتية التجديد ومتعددة القدرات ، فإنها تمثل مصدرًا غير محدود من الناحية النظرية للخلايا المشتقة من المريض والتي يمكن تحويلها إلى أي نوع من الخلايا في الجسم. هذا مهم بشكل خاص لأن العديد من الأنواع الأخرى من الخلايا البشرية المستمدة من المرضى تميل إلى التوقف عن النمو بعد بضع مقاطع في الثقافة المختبرية. تم إنشاء خلايا iPS لمجموعة متنوعة من الأمراض الوراثية البشرية ، بما في ذلك الاضطرابات الشائعة مثل متلازمة داون ومرض الكلى المتعدد الكيسات. [68] [69] في كثير من الحالات ، تُظهر الخلايا الجذعية المستخرجة المأخوذة من المريض عيوبًا خلوية لم تُلاحظ في الخلايا الجذعية المستحثة من مرضى أصحاء ، مما يوفر نظرة ثاقبة في الفيزيولوجيا المرضية للمرض. [70] تم تشكيل مشروع تعاوني دولي ، StemBANCC ، في عام 2012 لبناء مجموعة من خطوط الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات لفحص الأدوية لمجموعة متنوعة من الأمراض. تحت إدارة جامعة أكسفورد ، تم تجميع الأموال والموارد من 10 شركات أدوية و 23 جامعة. الهدف هو إنشاء مكتبة تضم 1500 خط خلايا iPS والتي سيتم استخدامها في اختبار الأدوية المبكر من خلال توفير بيئة محاكاة للأمراض البشرية. [71] علاوة على ذلك ، فإن الجمع بين تقنية hiPSC ومؤشرات الجهد والكالسيوم المشفرة وراثيًا وفرت منصة واسعة النطاق وعالية الإنتاجية لفحص سلامة الأدوية القلبية الوعائية. [72] [73]

    تخليق الجهاز تحرير

    تم الإبلاغ عن إثبات مفهوم استخدام الخلايا الجذعية المحفزة (iPSCs) لتوليد عضو بشري من أجل الزرع من قبل باحثين من اليابان. نمت `` براعم الكبد '' البشرية (iPSC-LBs) من خليط من ثلاثة أنواع مختلفة من الخلايا الجذعية: الخلايا الكبدية (لوظيفة الكبد) المستمدة من الخلايا الجذعية البطانية iPSCs (لتشكيل بطانة الأوعية الدموية) من دم الحبل السري وجذع اللحمة المتوسطة الخلايا (لتشكيل النسيج الضام).يسمح هذا النهج الجديد لأنواع مختلفة من الخلايا بالتنظيم الذاتي في عضو معقد ، ومحاكاة عملية نمو الجنين. بعد النمو في المختبر لبضعة أيام ، تم زرع براعم الكبد في الفئران حيث ارتبط "الكبد" بسرعة بالأوعية الدموية المضيفة واستمر في النمو. الأهم من ذلك ، أنها تؤدي وظائف الكبد المنتظمة بما في ذلك الأدوية الاستقلابية وإنتاج البروتينات الخاصة بالكبد. ستراقب دراسات أخرى طول عمر العضو المزروع في الجسم المضيف (القدرة على الاندماج أو تجنب الرفض) وما إذا كان سيتحول إلى أورام. [74] [75] باستخدام هذه الطريقة ، يمكن استخدام خلايا مأخوذة من فأر واحد لاختبار 1000 مركب دوائي لعلاج أمراض الكبد وتقليل استخدام الحيوانات لما يصل إلى 50000. [76]

    تحرير إصلاح الأنسجة

    تم تحفيز خلايا دم الحبل السري الجنينية في خلايا جذعية متعددة القدرات باستخدام DNA البلازميد. باستخدام علامات سطح الخلية البطانية / الحبيبية CD31 و CD146 ، حدد الباحثون "السلف الوعائي" ، وهي الخلايا الجذعية الوعائية عالية الجودة ومتعددة القدرات. بعد حقن الخلايا الجذعية المحفزة مباشرة في الجسم الزجاجي للشبكية التالفة في الفئران ، تنمو الخلايا الجذعية المغروسة في الشبكية وتنمو وتصلح الأوعية الدموية. [77] [78]

    أظهرت NSCs المسمى iPSCs المُحقنة في حيوانات المختبر المصابة بآفات دماغية أنها تهاجر إلى الآفات ولوحظ بعض التحسن في الوظيفة الحركية. [79]

    تحرير عضلات القلب

    يمكن إنتاج خلايا عضلة القلب النابضة ، وخلايا عضلة القلب المشتقة من iPSC ، بكميات كبيرة باستخدام بروتوكولات التمايز المحددة كيميائيًا. [80] تعدل هذه البروتوكولات عادةً نفس مسارات الإشارات التنموية المطلوبة لنمو القلب. [81] يمكن لخلايا عضلة القلب iPSC أن تلخص عدم انتظام ضربات القلب الجيني والاستجابات القلبية للأدوية ، نظرًا لأنها تظهر نفس الخلفية الجينية للمريض التي اشتُقت منها. [82] [83]

    في يونيو 2014 ، تلقت Takara Bio نقل التكنولوجيا من iHeart Japan ، وهي شركة استثمارية من معهد أبحاث الخلايا iPS التابع لجامعة كيوتو ، لتمكين استخدام التقنيات وبراءات الاختراع حصريًا التي تحفز تمايز خلايا iPS إلى خلايا عضلة القلب في آسيا. أعلنت الشركة عن فكرة بيع خلايا عضلة القلب لشركات الأدوية والجامعات للمساعدة في تطوير عقاقير جديدة لأمراض القلب. [84]

    في 9 مارس 2018 ، وافقت لجنة الطب التجديدي المحدد بجامعة أوساكا رسميًا على أول خطة بحث سريري في العالم لزرع "ورقة عضلة القلب" المصنوعة من خلايا iPS في قلب المرضى الذين يعانون من قصور حاد في القلب. أعلنت جامعة أوساكا أنها قدمت طلبًا إلى وزارة الصحة والعمل والرعاية الاجتماعية في نفس اليوم.

    في 16 مايو 2018 ، تمت الموافقة على خطة البحث السريري من قبل مجموعة خبراء وزارة الصحة والعمل والرعاية الاجتماعية مع وجود حالة. [85] [86]

    في أكتوبر 2019 ، طورت مجموعة في جامعة أوكاياما نموذجًا لمرض نقص تروية القلب باستخدام خلايا عضلة القلب المتمايزة عن خلايا iPS. [87]

    تحرير خلايا الدم الحمراء

    على الرغم من أن نصف لتر من الدم المتبرع به يحتوي على حوالي تريليوني خلية دم حمراء ويتم جمع أكثر من 107 ملايين عملية تبرع بالدم على مستوى العالم ، لا تزال هناك حاجة ماسة لنقل الدم. في عام 2014 ، تم تصنيع خلايا الدم الحمراء من النوع O في خدمة نقل الدم الوطنية الاسكتلندية من iPSC. تم تحفيز الخلايا لتصبح أديم متوسط ​​ثم خلايا دم ثم خلايا دم حمراء. كانت الخطوة الأخيرة هي جعلهم يخرجون نواتهم وينضجون بشكل صحيح. يمكن نقل النوع O إلى جميع المرضى. لم يكن من المتوقع أن تبدأ التجارب السريرية البشرية قبل عام 2016. [88]

    تحرير التجربة السريرية

    تمت الموافقة على أول تجربة إكلينيكية بشرية باستخدام iPSCs ذاتيًا من قبل وزارة الصحة اليابانية وكان من المقرر إجراؤها في عام 2014 في مركز Riken للبيولوجيا التنموية في كوبي. ومع ذلك ، تم تعليق المحاكمة بعد أن دخلت قوانين الطب التجديدي الجديدة في اليابان حيز التنفيذ في نوفمبر 2015. [89] وبشكل أكثر تحديدًا ، تم تعزيز مجموعة المبادئ التوجيهية الحالية لتكون لها قوة القانون (كانت مجرد توصيات في السابق). [90] تمت إعادة برمجة iPSCs المستمدة من خلايا الجلد لستة مرضى يعانون من التنكس البقعي الرطب المرتبط بالعمر لتتمايز إلى الخلايا الظهارية الصبغية للشبكية (RPE). سيتم زرع ورقة الخلية في شبكية العين المصابة حيث تم استئصال أنسجة RPE المتدهورة. كان من المفترض أن تستمر مراقبة استعادة السلامة والرؤية من سنة إلى ثلاث سنوات. [91] [92]

    في مارس 2017 ، أكمل فريق بقيادة ماسايو تاكاهاشي أول عملية زرع ناجحة لخلايا شبكية مشتقة من iPS من متبرع إلى عين شخص مصاب بالتنكس البقعي المتقدم. [93] ومع ذلك تم الإبلاغ عن أنهم يعانون الآن من مضاعفات. [94] تتمثل فوائد استخدام خلايا iPSCs الذاتية في عدم وجود خطر نظريًا من الرفض وأنه يلغي الحاجة إلى استخدام الخلايا الجذعية الجنينية. ومع ذلك ، تم اشتقاق هذه iPSCs من شخص آخر. [92]

    التجارب السريرية الجديدة التي تشمل IPSCs جارية الآن ليس فقط في اليابان ، ولكن أيضًا في الولايات المتحدة وأوروبا. [95] البحث في عام 2021 حول سجل التجارب Clinicaltrials.gov حدد 129 قائمة تجارب تذكر IPSCs ، لكن معظمها لم يكن تدخليًا. [96]

    استراتيجية للحصول على iPSCs تحرير عالمي

    لإتاحة تقنيات الطب التجديدي القائمة على iPSC لمزيد من المرضى ، من الضروري إنشاء iPSCs عالمية يمكن زرعها بشكل مستقل عن الأنماط الفردية لـ HLA. الاستراتيجية الحالية لإنشاء iPSCs عالمية لها هدفان رئيسيان: لإزالة تعبير HLA ومنع هجمات الخلايا القاتلة الطبيعية بسبب حذف HLA. تم الإبلاغ عن حذف جينات B2M و CIITA باستخدام نظام CRISPR / Cas9 لقمع التعبير عن HLA class I و class II ، على التوالي. لتجنب هجمات الخلايا القاتلة الطبيعية. تم استخدام تحويل الروابط التي تثبط الخلايا القاتلة الطبيعية ، مثل HLA-E و CD47. [97] ترك HLA-C دون تغيير ، حيث تكفي 12 أليلات HLA-C الشائعة لتغطية 95٪ من سكان العالم. [97]

    تحرير خصائص مكافحة الشيخوخة

    عندما يتم تحفيز الخلايا الجذعية الوسيطة متعددة القدرات في تعدد القدرات ، فإنها تبشر بإبطاء أو عكس الأنماط الظاهرية للشيخوخة. تم إثبات هذه الخصائص المضادة للشيخوخة في التجارب السريرية المبكرة في عام 2017. [98] في عام 2020 ، خلص باحثو جامعة ستانفورد بعد دراسة الفئران المسنة إلى أن الخلايا البشرية القديمة عند تعرضها لعوامل ياماناكا ، قد تتجدد وتصبح غير قابلة للتمييز تقريبًا عن نظيراتها الأصغر سنًا. [99]


    شارك هذه الصفحة

    إذا كنت تقدم خلايا الدم الجذعية لعملية الزرع ، فسيتم جمعها إما من مجرى الدم (الدم المحيطي) أو من نخاع العظام.

    جمع الخلايا الجذعية من مجرى الدم

    يوجد أكبر تركيز للخلايا الجذعية في الدم في نخاع العظام. ومع ذلك ، يمكن نقل خلايا الدم الجذعية أو "تحريكها" خارج النخاع العظمي إلى مجرى الدم (الدم المحيطي) حيث يمكن جمعها بسهولة. تستخدم معظم عمليات الزرع هذه الأيام الخلايا الجذعية التي تم جمعها من مجرى الدم.

    عندما يتم جمع خلايا الدم الجذعية من مجرى الدم ، فإن الإجراء يسمى جمع أو حصاد خلايا الدم الجذعية الطرفية.

    قبل الحصاد ، ستتلقى حقن دواء مثل filgrastim (Neupogen®) أو plerixifor (Mozobil®) على مدى أربعة إلى خمسة أيام. تنقل هذه الأدوية الخلايا الجذعية من نخاع العظام إلى مجرى الدم.

    يتحمل معظم الأشخاص هذه الأدوية جيدًا ، على الرغم من شيوع الأعراض الخفيفة الشبيهة بالإنفلونزا. تنتهي الأعراض بعد أيام قليلة من توقف الحقن.

    إذا كنت تقوم بجمع الخلايا الجذعية من أجل عملية الزرع الخاصة بك ، فيمكن استخدام أدوية العلاج الكيميائي للمساعدة في نقل الخلايا الجذعية من نخاع العظام إلى مجرى الدم.

    تُجرى مجموعات خلايا الدم الجذعية الطرفية في العيادة الخارجية.

    • سوف تجلس على كرسي أو سرير مريح.
    • سيتم إدخال إبرة متصلة بأنبوب رفيع ومرن في وريد في كل ذراع.
    • يُسحب الدم من ذراع واحدة ويمرر عبر آلة تفصل الخلايا الجذعية.
    • سيتم إرجاع باقي منتج الدم إليك من خلال الأنبوب المتصل بالإبرة في ذراعك الآخر.
    • تستغرق كل مجموعة من ثلاث إلى أربع ساعات.
    • قد يستغرق جمع الخلايا الجذعية الكافية للزراعة من يوم إلى ثلاثة أيام.
    • إذا استغرقت المجموعة أكثر من يوم ، فيمكنك العودة إلى المنزل كل ليلة بعد المجموعة.

    هذا الإجراء غير مؤلم. ومع ذلك ، قد تشعر بالدوار أو البرودة أو الخدر حول الشفاه. يشعر بعض الأشخاص بتشنج في أيديهم ناتج عن عامل ترقق الدم المستخدم أثناء العملية. تتوقف هذه الأعراض عند انتهاء الإجراء.

    جمع نخاع العظام

    يُطلق على الإجراء المستخدم لجمع نخاع العظم من أجل الزرع حصاد نخاع العظم. إنها عملية جراحية تتم في غرفة العمليات بالمستشفى. عادة ما يتم إجراؤها كإجراء للمرضى الخارجيين.

    • أثناء التخدير ، سيتم إدخال إبرة في عظم الحوض الخلفي حيث توجد كمية كبيرة من نخاع العظم.
    • يُستخرج نخاع العظم بحقنة.
    • يتطلب الأمر عدة ثقوب في الجلد والعظام لاستخراج نخاع عظمي كافٍ للزراعة.
    • لا توجد شقوق جراحية ، فقط ثقوب في الجلد حيث تم إدخال الإبرة.
    • سيتم وضع ضمادة معقمة على الموقع عندما تنتهي المجموعة.

    تعتمد كمية نخاع العظم التي يتم حصادها على حجم المريض وتركيز خلايا الدم الجذعية في النخاع.

    عادةً ما يتم حصاد ربع إلى ربع جالون من النخاع والدم. في حين أن هذا قد يبدو كثيرًا ، يمكن لجسمك عادةً استبداله في غضون أربعة أسابيع.

    عندما يزول تأثير التخدير ، قد تشعر ببعض الانزعاج في الورك وأسفل الظهر لعدة أيام. الألم مشابه لما ستشعر به إذا تعرضت لسقوط شديد وكدمات في الفخذ. قد تجد الجلوس لفترة طويلة أو صعود السلالم غير مريح لبضعة أيام. عادة ما يتم تخفيف الألم باستخدام عقار الاسيتامينوفين (تايلينول®).


    19 مزايا وعيوب أبحاث الخلايا الجذعية

    تأخذ أبحاث الخلايا الجذعية شكلين أساسيين: الخلايا الجذعية البالغة والخلايا الجذعية الجنينية. يوفر كل خط خلوي يتم حصاده الفرصة لتطوير علاجات جديدة قد تساعد في إيقاف عدد كبير من الأمراض التي تؤثر على البشرية. ساعدت علاجات دم الحبل السري التي تتضمن الخلايا الجذعية في علاج أكثر من 6000 شخص وأكثر من 60 مرضًا ، وهذه مجرد بداية لما قد يقدمه هذا البحث الطبي.

    تتمثل إحدى المزايا الأساسية لأبحاث الخلايا الجذعية في توفر خطوط الخلايا وأنه يمكن الحصول عليها بشكل أخلاقي. يمكن حصاد الخلايا الجذعية البالغة من الأفراد الأصحاء عن طريق الوصول إلى النخاع العظمي ومصادر الأنسجة الأخرى. يمكن الحصول على الخلايا الجذعية الجنينية من دم الحبل السري بعد إزالة الحبل السري.

    أما بالنسبة للعيوب ، فإن إحدى النقاط الأساسية للمحتوى ضد هذا النوع من البحث هي كيفية الحصول على بعض الخلايا الجذعية الجنينية. تتطلب هذه الخلايا تدمير الجنين عند حصاده ، والذي يعتبر بالنسبة للبعض قرارًا مباشرًا بإنهاء حياة الإنسان. يمكن القول إن أي قدر من الأبحاث الطبية يجب أن يأتي على حساب الحياة نفسها ، بغض النظر عن عدد الأشخاص الذين يمكن علاجهم من العمليات التي تم تطويرها من البحث.

    هناك مزايا وعيوب إضافية لأبحاث الخلايا الجذعية يجب أخذها في الاعتبار. فيما يلي النقاط الرئيسية التي يجب النظر إليها.

    ما هي مزايا أبحاث الخلايا الجذعية؟

    1. الخلايا الجذعية البالغة لها معدلات رفض منخفضة.
    يمكن تطوير العلاجات من الخلايا الجذعية البالغة المأخوذة من كل مريض. يمكن بعد ذلك تحويل هذه الخلايا إلى علاجات مختلفة ذات مخاطر منخفضة من الرفض لأن الخلايا مأخوذة من الفرد الذي يحتاج إلى العلاج. حتى عند استخدام خلايا دم الحبل السري المألوفة لتطوير العلاجات ، فإن معدلات الرفض تكون منخفضة جدًا. هذا يحد من الحاجة إلى العلاجات المثبطة للمناعة للحفاظ على نوعية حياة إيجابية في المستقبل.

    2. يمكن تحويل بعض الخلايا الجذعية إلى خلايا جذعية متعددة القدرات.
    تتمتع الخلايا الجذعية البالغة ، من خلال استخدام عوامل إعادة البرمجة iPS ، بالقدرة على إعادة برمجتها إلى خلايا جذعية متعددة القدرات. بمجرد حدوث ذلك ، يمكن تنشيطها في خلايا الأديم المتوسط ​​أو الأديم الباطن أو الأديم الظاهر. تتيح هذه العملية الفوائد المحتملة التي يمكن أن توفرها خطوط الخلايا الجذعية الجنينية للعلاجات الطبية دون الحاجة إلى تدمير الأجنة لجمع الخلايا المطلوبة.

    3. خيارات العلاج الحالية للخلايا الجذعية عديدة.
    الاستخدام الأكثر شيوعًا للعلاج بالخلايا الجذعية المستخدم حاليًا هو علاج مرضى سرطان الدم والأورام اللمفاوية من خلال زرع نخاع العظم. تمت الموافقة المشروطة على علاج بالخلايا الجذعية يسمى Prochymal في كندا لإدارة مرض الكسب غير المشروع مقابل المضيف في الأطفال الذين لا يستجيبون للعلاجات الستيرويدية. هولوكلار هو علاج محتمل آخر يمكن أن يساعد الأشخاص الذين يعانون من قصور حاد في الحوفي بسبب حروق العين. في الولايات المتحدة ، هناك 5 علاجات لدم الحبل المكوّن للدم تمت الموافقة عليها من قبل إدارة الغذاء والدواء.

    4. يعطينا هذا البحث نظرة ثاقبة حول كيفية عمل حياة الإنسان.
    تسمح لنا أبحاث الخلايا الجذعية بفهم كيفية عمل الخلايا في أجسامنا. من خلال فهم هذه العمليات بشكل أفضل ، يصبح من الممكن فهم كيفية تطور المرض أو المرض. حتى إذا لم يتم تطوير العلاج بالخلايا الجذعية من هذا البحث ، فإن الفهم الذي تم الحصول عليه يمكن أن يساعد في إنشاء علاجات جديدة يمكن أن تعالج ما يلحق الضرر بخلايانا. وهذا يسمح لنا بتمديد معدلات متوسط ​​العمر المتوقع ، ووقف الأمراض ، وحتى تقليل تكاليف العلاج الطبي.

    5. لأن الخلايا الجذعية لها خصائص تجديدية ، فإن الإمكانات غير محدودة.
    تخيل أن تكون قادرًا على إنماء عضو بديل لعضو فاشل. أو قد يكون لدى أحد المحاربين المخضرمين الذي فقد أحد أطرافه في هجوم قد يكون لديه بديل ينمو في بيئة معملية ثم يتم توصيله حتى لا يحتاج إلى طرف صناعي - يمكن أن يكون لديه الشيء الحقيقي. إن إمكانات أبحاث الخلايا الجذعية غير محدودة ، بما في ذلك إتاحة الفرصة لتحسين الصحة العقلية. تحسين إنتاج الأنسولين وإصلاح عضلة القلب التالفة بعد نوبة قلبية وإصلاح الأوتار أو الأربطة الممزقة وحتى مهاجمة السرطانات أو الفيروسات. توفر الخلايا الجذعية الجنينية إمكانات مماثلة ، إلى جانب إمكانية القدرة على علاج بعض الاضطرابات الوراثية أو العيوب الخلقية حتى يتمكن المزيد من الناس من الاستمرار في عيش حياة سعيدة وصحية.

    6. يمكن تطوير العلاجات الجنينية من خلال أبحاث الخلايا الجذعية.
    تحدث العديد من المشكلات التي تصيب الإنسان أثناء المراحل الأولى لنمو الجنين. يمكن أن تؤدي الأخطاء في ترميز الخلية إلى عيوب خلقية محتملة أثناء انتقال الجنين إلى كونه جنينًا. من خلال دراسة كيف تبدأ الخلايا الجذعية في التحول إلى أكثر من 200 نوع مختلف من الخلايا في جسم الإنسان ، فإن العلوم الطبية لديها القدرة على معرفة كيفية تطور العيوب والأخطاء الجينية والمشاكل الأخرى وإيقاف هذه العملية قبل أن تبدأ - حتى لو كان الوالدان كذلك. ناقلات الاضطرابات الوراثية الحالية.

    7. أبحاث الخلايا الجذعية يمكن أن تقلل من فقدان الحمل.
    يُعرَّف الإجهاض بأنه الفقدان التلقائي للحمل قبل الأسبوع العشرين. ما يصل إلى 20٪ من حالات الحمل المعروفة تنتهي بالإجهاض ، ومن المرجح أن تكون هذه النسبة أعلى لأن معظم حالات الإجهاض تحدث في وقت مبكر جدًا في المرحلة الجنينية من التطور بحيث لا تدرك النساء أنهن قد حملن. توفر أبحاث الخلايا الجذعية إمكانية الحد من هذه المشكلة بحيث يمكن أن ينجح المزيد من حالات الحمل من خلال العلاجات الفردية التي تم تطويرها من هذا العمل.

    8. يمكن للخلايا الجذعية أن تتكاثر ذاتيًا بأعداد هائلة.
    لا يتطلب الأمر سوى عدد قليل من الخلايا الجذعية البالغة لتكوين تريليونات محتملة من الخلايا المتخصصة في علاج معين. مع البحث المستمر ، يمكن حتى لخطوط الخلايا الحالية ، بما في ذلك الخطوط الجنينية ، الاستمرار في التكرار الذاتي وتوفير فرص بحثية مستمرة.

    ما هي عيوب أبحاث الخلايا الجذعية؟

    1. يمكن أن يكون للخلايا الجذعية الجنينية معدلات رفض عالية.
    من المعروف أن علاجات الخلايا الجذعية الجنينية تسبب مشاكل صحية عديدة في المستقبل. معدلات الرفض مرتفعة لهذه العلاجات. أظهرت الأبحاث أن هذه العلاجات تشجع على تطور الأورام. لا تستجيب بعض الخلايا الجذعية الجنينية لتسلسل التنشيط على النحو المنشود.

    2. الخلايا الجذعية البالغة لها نوع خلية محدد.
    بدون إعادة برمجة iPS ، يكون للخلايا الجذعية البالغة نوع خلية محدد. هذا يعني أنه لا يمكن تغييرها إلى أنسجة خلوية مختلفة. هذا يحد من العلاجات التي يمكن تطويرها عن طريق أبحاث الخلايا الجذعية لأن الخلايا ، في شكلها الخام ، يمكن أن تشمل فقط نفس نوع الأنسجة التي تم حصادها منها في المقام الأول.

    3. الحصول على أي شكل من أشكال الخلايا الجذعية عملية صعبة.
    لجمع الخلايا الجذعية الجنينية ، يجب أن ينمو الجنين في مزرعة. بمجرد حصادها ، يستغرق الأمر عدة أشهر حتى تنمو الخلايا الجذعية بشكل كافٍ لدرجة يمكن استخدامها في إنشاء العلاج. يمكن أن يكون الحصول على الخلايا الجذعية للبالغين ، وخاصة تلك التي يتم الحصول عليها من نخاع العظام ، مؤلمًا للغاية بالنسبة للمريض. قد لا يعيش بعض الأفراد في أي مكان بالقرب من منشأة لديها القدرة على الحصول على تلك الخلايا ، مما يخلق مجموعة أخرى من الخدمات اللوجستية التي يجب حلها.

    4. تعتبر علاجات الخلايا الجذعية سلعة غير مثبتة.
    العلاجات المطورة من الخلايا الجذعية تجريبية في المرحلة الحالية من البحث. هناك إمكانية لعمل مثل هذا العلاج مع الأبحاث الحالية ، ولكن هناك فرصة أفضل لعدم حدوث أي شيء. العلاج الأكثر فعالية في الوقت الحالي هو زرع الخلايا الجذعية المكونة للدم (HSCtx). إنها فعالة بنسبة 90٪ ويتم إجراء حوالي 50000 عملية زرع سنويًا.

    5. إن أبحاث الخلايا الجذعية عملية مكلفة.
    تبلغ تكلفة العلاج بالخلايا الجذعية الواحدة الذي تمت الموافقة عليه للاستخدام في الولايات المتحدة حوالي 10000 دولار أمريكي. وجدت بعض العيادات طرقًا لتقليل هذه التكلفة بنسبة تصل إلى 20٪. خارج الولايات المتحدة ، يمكن أن تصل تكاليف العلاج الفردي إلى 100000 دولار. تصل تكلفة حصاد جنين للخلايا الجذعية إلى 2000 دولار لكل حالة. قد لا يتم تضمين الخدمات المقدمة لأخذ الخلايا الجذعية البالغة في تكلفة العلاج وقد تصل إلى عدة آلاف من الدولارات. ولأن علاجات الخلايا الجذعية تجريبية في معظم الحالات ، فإن خطط التأمين الصحي والمزايا التي تقدمها الحكومة لا توفر الوصول إليها بشكل عام.

    6. لا نعرف ما إذا كانت هناك آثار جانبية طويلة الأمد تدعو للقلق.
    يتلقى عشرات الآلاف من الأشخاص عمليات زرع الخلايا الجذعية كل عام ، مع تحسن معدلات الفعالية كل عام لعشرات الأمراض والأمراض التي تستجيب بشكل إيجابي لمثل هذه العلاجات. ما لا نعرفه حتى الآن هو ما إذا كانت هناك عواقب طويلة المدى لمثل هذه العلاجات ، حتى لو كانت هناك فوائد قصيرة المدى يتم ملاحظتها. تجري الآن أكثر من 3500 دراسة بحثية مختلفة لتحديد فعالية أبحاث الخلايا الجذعية وعلاجاتها ، لكن النتائج لا تزال معلقة.

    7. سيكون هناك دائمًا بعض القيود على إمكانيات البحث.
    ستضع أخلاقيات أبحاث الخلايا الجذعية دائمًا قيودًا على الإمكانات الطبية لهذا البحث. يجب على الأفراد أن يقرروا بأنفسهم كيف سيستجيبون لأخلاقيات هذا البحث.هل يجوز تغيير الخلايا الجذعية البالغة أو الخلايا الجذعية الجنينية السرية؟ ما هي عواقب تدمير الجنين للحصول على الخلايا الجذعية ، حتى لو تم التخلص من هذا الجنين؟ سيشعر بعض الناس أن العملية برمتها غير أخلاقية وهذا من شأنه أن يعيق هذا البحث.

    8. تعطل البحث بسبب التناقضات الواقعية.
    بعض الأبحاث في هذا المجال فقدت مصداقيتها لأنها تحتوي على مئات التناقضات الواقعية. يتضمن ذلك بعض الأعمال الرائدة في أبحاث الخلايا الجذعية من قبل Bodo-Eckehard Strauer ، الذي ركز على كيفية مساعدة الخلايا الجذعية في علاج أمراض القلب والأوعية الدموية. كان على البحث الحالي تصحيح هذه التناقضات قبل المضي قدمًا في الفوائد المحتملة المستقبلية.

    9. فرص البحث محدودة إلى حد ما ، لا سيما في الولايات المتحدة.
    في عام 2001 ، عندما اتخذت حكومة الولايات المتحدة خطوات للحد من تمويل وتوافر أبحاث الخلايا الجذعية إلى 19 سطرا فقط. لم يتم حظر البحث نفسه ، لكن القيود الصارمة المفروضة على الحصول على تمويل لهذا البحث جعلت من المستحيل إجراؤه فعليًا لأكثر من عقد. بعض الولايات في الولايات المتحدة لديها أو لديها مصلحة في فرض قيود إضافية أو حظر كامل على أبحاث الخلايا الجذعية الجنينية في وضعها الحالي.

    10. لدى البالغين عدد قليل جدًا من الخلايا الجذعية.
    خيارات العلاج المتاحة للخلايا الجذعية البالغة دون إعادة البرمجة قليلة لأن عدد الخلايا الموجودة لدى البالغين قليل جدًا. على الرغم من أنهم يقيمون في مناطق مختلفة من الجسم ، إلا أنهم معزولون عن عينات الأنسجة ومصدرهم الحالي غير معروف. القدرة على الفصل بينهما عملية تستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة وقد يكون التجديد الذاتي داخل الجسم بطيئًا.

    11. يتطلب الحصاد الحالي للخلايا الجذعية الجنينية موت الجنين.
    قد يوفر حصاد الخلايا الجذعية الجنينية والخلايا الجرثومية مزايا بحثية عديدة مقارنة بالخلايا الجذعية البالغة ، لكن الأساليب الحالية للحصاد تتطلب موت الجنين. تتمتع الخلايا الجذعية الجنينية أيضًا بتجديد ذاتي محدود ، يتم قياسه في عامين. يمكن أن تتضاعف الخلايا الجرثومية بحد أقصى 80 مرة. هذا يحد من إمكانات البحث لأي خط موجود.

    تتجاوز مزايا وعيوب أبحاث الخلايا الجذعية أخلاقيات هذا المجال. على الرغم من أن الفوائد المؤكدة لأبحاث الخلايا الجذعية محدودة نوعًا ما وفقًا للعلم الحالي ، إلا أن الإمكانات المستقبلية لهذه العلاجات لا تزال مصدر إلهام للكثيرين. نظرًا لأن عمليات تطوير الخلايا الجذعية البالغة إلى خلايا قابلة للبرمجة ، فقد تبدأ الأسئلة الأخلاقية في التلاشي. حتى ذلك الحين ، يجب النظر في كل نقطة رئيسية قبل الوصول إلى نتيجة نهائية.


    هل يجب حصاد الخلايا الجذعية؟ أم يمكن تصنيعها؟ - مادة الاحياء

    الخلايا الجذعية مهمة للكائنات الحية لأسباب عديدة. في الجنين الذي يبلغ عمره من 3 إلى 5 أيام ، والذي يسمى الكيسة الأريمية ، تؤدي الخلايا الداخلية إلى ظهور كامل جسم الكائن الحي ، بما في ذلك جميع أنواع الخلايا المتخصصة والأعضاء مثل القلب والرئة والجلد والحيوانات المنوية ، البيض والأنسجة الأخرى. في بعض أنسجة البالغين ، مثل نخاع العظام والعضلات والدماغ ، تولد المجموعات المنفصلة من الخلايا الجذعية البالغة بدائل للخلايا المفقودة من خلال التآكل الطبيعي أو الإصابة أو المرض.

    نظرًا لقدراتها التجديدية الفريدة ، توفر الخلايا الجذعية إمكانات جديدة لعلاج أمراض مثل مرض السكري وأمراض القلب. ومع ذلك ، لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به في المختبر والعيادة لفهم كيفية استخدام هذه الخلايا في العلاجات القائمة على الخلايا لعلاج الأمراض ، والتي يشار إليها أيضًا باسم الطب التجديدي أو التعويضي.

    تمكن الدراسات المعملية للخلايا الجذعية العلماء من التعرف على خصائص الخلايا و # 8217 الأساسية وما يجعلها مختلفة عن أنواع الخلايا المتخصصة. يستخدم العلماء بالفعل الخلايا الجذعية في المختبر لفحص الأدوية الجديدة وتطوير أنظمة نموذجية لدراسة النمو الطبيعي وتحديد أسباب العيوب الخلقية.

    يستمر البحث عن الخلايا الجذعية في تعزيز المعرفة حول كيفية تطور الكائن الحي من خلية واحدة وكيف تحل الخلايا السليمة محل الخلايا التالفة في الكائنات البالغة. تعد أبحاث الخلايا الجذعية واحدة من أكثر المجالات روعة في علم الأحياء المعاصر ، ولكن كما هو الحال مع العديد من مجالات البحث العلمي المتوسعة ، تثير الأبحاث حول الخلايا الجذعية أسئلة علمية بالسرعة نفسها التي تولد بها اكتشافات جديدة.

    هل يمكن للأطباء استخدام الخلايا الجذعية لعلاج المرضى؟ & # 160

    تم استخدام بعض الخلايا الجذعية ، مثل نخاع العظام البالغ أو الخلايا الجذعية للدم المحيطي ، في العلاجات السريرية لأكثر من 40 عامًا. & # 160 العلاجات الأخرى التي تستخدم الخلايا الجذعية تشمل استبدال الجلد من الخلايا الجذعية البالغة المأخوذة من بصيلات الشعر التي نمت في الثقافة لإنتاج ترقيع الجلد. & # 160 أجريت أيضًا تجارب إكلينيكية أخرى على تلف الخلايا العصبية / الأمراض باستخدام الخلايا الجذعية العصبية. & # 160 كانت هناك آثار جانبية مصاحبة لهذه الدراسات وهناك ما يبرر إجراء مزيد من التحقيقات. & # 160 على الرغم من وجود الكثير البحث الذي سيتم إجراؤه في المستقبل ، تمنحنا هذه الدراسات الأمل في مستقبل العلاجات بأبحاث الخلايا الجذعية.

    العلاجات المحتملة باستخدام الخلايا الجذعية

    علاجات الخلايا الجذعية للبالغين

    تم استخدام عمليات زرع نخاع العظام وخلايا الدم الجذعية الطرفية لأكثر من 40 عامًا كعلاج لاضطرابات الدم مثل اللوكيميا والأورام اللمفاوية ، من بين العديد من الأمراض الأخرى. & # 160 وقد أظهر العلماء أيضًا أن الخلايا الجذعية تتواجد في معظم أنسجة الجسم وتستمر الأبحاث لمعرفة كيفية التعرف على هذه الخلايا واستخراجها وتكاثرها لاستخدامها بشكل أكبر في العلاج. & # 160 يأمل العلماء في تقديم علاجات لأمراض مثل مرض السكري من النوع الأول وإصلاح عضلة القلب بعد النوبة القلبية.

    أظهر العلماء أيضًا أن هناك إمكانية في إعادة برمجة الخلايا الجذعية السرطانية لتسبب لهم في تحويل التمايز (العودة مرة أخرى إلى نوع خلية مختلف عن الأنسجة المقيمة التي تم تجديدها). & # 160

    علاجات الخلايا الجذعية الجنينية (ESC)

    هناك إمكانية مع المجالس الاقتصادية والاجتماعية لعلاج بعض الأمراض في المستقبل. & # 160 يستمر العلماء في تعلم كيفية تمييز الخلايا الجذعية السرطانية وبمجرد فهم هذه الطريقة بشكل أفضل ، نأمل في تطبيق المعرفة لجعل الخلايا الجذعية السرطانية تتمايز في الخلية المختارة التي هي اللازمة لعلاج المريض. & # 160 من الأمراض المستهدفة بالعلاج ESC تشمل مرض السكري وإصابة الحبل الشوكي وضمور العضلات وأمراض القلب وفقدان البصر / السمع.

    العلاجات المستحثة بالخلايا الجذعية

    تعتبر العلاجات التي تستخدم iPSCs مثيرة لأنه يمكن إعادة برمجة الخلايا الجسدية للمتلقي على النحو التالي: & # 8220ESC مثل & # 8221. & # 160 ثم يمكن تطبيق آليات للتمييز بين هذه الخلايا لتوليد الخلايا المحتاجة. الأطباء لأن هذا يتجنب مشكلة التوافق النسيجي والتثبيط المناعي مدى الحياة ، وهو أمر ضروري إذا كانت عمليات الزرع تستخدم الخلايا الجذعية المانحة. & # 160

    تحاكي خلايا iPS معظم خصائص ESC من حيث أنها خلايا متعددة القدرات ، ولكنها لا تحمل حاليًا الأمتعة الأخلاقية لأبحاث ESC واستخدامها لأن خلايا iPS لم تكن قادرة على التلاعب بها لتنمية الطبقة الخارجية للخلية الجنينية المطلوبة لتطوير الخلية في إنسان.


    المركز الطبي بجامعة نبراسكا
    42 أند إميل ، أوماها ، نبراسكا 68198
    402-559-4000 | اتصل بنا


    دور الجسيمات النانوية القائمة على الذهب والفضة في تمايز الخلايا الجذعية

    7.12 الخلاصة

    تواجه عملية تجديد الأنسجة القائمة على الخلايا الجذعية العديد من التحديات بما في ذلك عدم قدرة الخلايا على التكاثر والتمايز استجابةً للمحفزات الميكانيكية والكيميائية ، فضلاً عن الإنتاج غير الفعال وغير الكافي للعوامل الضرورية لنمو الخلايا الجذعية وتمايزها. يوفر مجال تكنولوجيا النانو مواد نانوية فريدة ذات تطبيقات سريرية مهمة في مجال الطب التجديدي. تم استخدام Au و Ag لتجديد الأنسجة القائم على الخلايا الجذعية بسبب تفاعلها مع الخلايا الجذعية ، والتأثيرات على تمايز الخلايا الجذعية إلى سلالات متعددة ، وتطبيقاتها العلاجية المحتملة. وقد أظهرت هذه الجسيمات النانوية نتائج واعدة للإفراج الزماني المكاني وحركية عوامل النمو / التمايز ، وتمايز الخلايا الجذعية وتحسين ظروف الاستزراع لتجديد الأنسجة في المختبر وفي الجسم الحي.


    الخلايا الجذعية: سر التغيير

    تتوهج الخلايا العصبية التي تم إنشاؤها من الخلايا الجذعية المستحثة في مختبر إقبال أحمد ورسكووس باللون الأحمر مع صبغة الفلورسنت. يبحث عالم الأعصاب في المركز الطبي بجامعة نبراسكا عما إذا كانت الخلايا العصبية يمكن أن تساعد يومًا ما في استعادة البصر لمرضى الجلوكوما. بمجرد حقنها في المريض ، ستعمل الخلايا العصبية عن طريق إدخال نفسها بين الشبكية والعصب البصري ، واستعادة الإشارات إلى الدماغ.

    شارك هذا:

    داخل جسمك ، تتحرك خلايا الدم الحمراء باستمرار. يقومون بتوصيل الأكسجين إلى كل نسيج في كل جزء من أجزاء الجسم. تعمل خلايا الدم هذه أيضًا على التخلص من النفايات. لذا فإن عملهم مهم لبقائك على قيد الحياة. لكن كل هذا الضغط عبر الأوعية الدقيقة يكون قاسياً على خلايا الدم الحمراء. هذا هو السبب في أنها تدوم حوالي أربعة أشهر فقط.

    من أين يأتي بدائلهم؟ الخلايا الجذعية.

    هذه عائلة خاصة جدًا من الخلايا. عندما تنقسم معظم الخلايا الأخرى ، تبدو الخلايا الوليدة وتتصرف تمامًا مثل والديها. على سبيل المثال ، لا يمكن لخلية الجلد أن تصنع أي شيء سوى خلية جلدية أخرى. وينطبق الشيء نفسه على خلايا الأمعاء أو الكبد.

    المعلمين وأولياء الأمور ، اشترك في ورقة الغش

    تحديثات أسبوعية لمساعدتك في الاستخدام أخبار العلوم للطلاب في بيئة التعلم

    ليس الخلايا الجذعية. يمكن أن تصبح الخلايا الجذعية أنواعًا مختلفة. هذه هي الطريقة التي ينمو بها الجنين من بويضة واحدة مخصبة إلى جنين به تريليونات من الخلايا المتخصصة. إنهم بحاجة إلى التخصص في تكوين الأنسجة التي تعمل بشكل مختلف تمامًا ، بما في ذلك تلك الموجودة في المخ والجلد والعضلات والأعضاء الأخرى. في وقت لاحق من الحياة ، يمكن للخلايا الجذعية أيضًا أن تحل محل الخلايا البالية أو التالفة - بما في ذلك خلايا الدم الحمراء.

    القدرات الرائعة للخلايا الجذعية تجعلها مثيرة للغاية للعلماء. يأمل الخبراء يومًا ما في استخدام الخلايا الجذعية لإصلاح أو استبدال العديد من الأنسجة المختلفة ، سواء كانت مصابة في حوادث أو تضررت بسبب الأمراض. مثل هذا العلاج بالخلايا الجذعية من شأنه أن يسمح للجسم بأن يشفي نفسه. وجد العلماء طريقة لوضع الخلايا المتخصصة في العمل لإصلاح الضرر أيضًا. معًا ، قد تجعل هذه العلاجات القائمة على الخلايا ذات يوم الإعاقات الدائمة شيئًا من الماضي.

    يقدم نوع غير عادي من الخلايا الجذعية وعدًا خاصًا لمثل هذه الاستخدامات العلاجية. للتطور الأخير لهذا النوع من الخلايا ، شاركت شينيا ياماناكا في جائزة نوبل في الطب لعام 2012.

    تعيش خلايا الدم الجذعية داخل عظامك ، فيما يسمى بالنخاع. هناك ، ينقسمون مرارًا وتكرارًا. بعض الخلايا الجديدة تبقى خلايا جذعية. البعض الآخر يشكل خلايا الدم الحمراء. لا يزال البعض الآخر يتحول إلى أي من الأنواع الخمسة لخلايا الدم البيضاء التي ستحارب العدوى. على الرغم من أن خلايا الدم الجذعية يمكن أن تصبح أيًا من خلايا الدم المتخصصة هذه ، إلا أنها لا يمكن أن تصبح عضلات أو أعصابًا أو أنواعًا أخرى من الخلايا. هم متخصصون جدا للقيام بذلك.

    نوع آخر من الخلايا الجذعية هو أكثر عمومية. يمكن أن تنضج هذه إلى أي نوع الخلية في الجسم. تسمى هذه الخلايا الجذعية متعددة القدرات (PLU ree PO tint). الكلمة تعني وجود العديد من الاحتمالات. وليس من الصعب فهم سبب استحواذ هذه الخلايا على خيال العديد من العلماء.

    حتى وقت قريب ، كانت جميع الخلايا متعددة القدرات تأتي من الأجنة. لهذا السبب أطلق عليها العلماء اسم الخلايا الجذعية الجنينية. بعد إخصاب البويضة ، تنقسم إلى قسمين. تنقسم هاتان الخليتان مرة أخرى ، لتصبحا أربع خلايا ، وهكذا. في الأيام القليلة الأولى من تطور هذا الجنين ، تكون كل خلية من خلاياه متطابقة مع الخلايا الأخرى. ومع ذلك ، فإن كل خلية لديها القدرة على التطور إلى أي نوع من الخلايا المتخصصة.

    يمكن أن تنضج الخلايا الجذعية متعددة القدرات لتتحول إلى أي نوع من الخلايا في الجسم. iStockphoto

    عندما يبلغ عمر الجنين البشري ثلاثة إلى خمسة أيام ، تبدأ خلاياه في إدراك إمكاناتها. هم متخصصون. سيتطور بعضها إلى خلايا عضلية أو خلايا عظمية. سيشكل البعض الآخر خلايا الرئة - أو ربما الخلايا المبطنة للمعدة. بمجرد أن تتخصص الخلايا ، تصبح "إمكانياتها العديدة" محدودة فجأة.

    عند الولادة ، تكون جميع خلايا الطفل تقريبًا قد تخصصت. سيكون لكل نوع خلية شكل ووظيفة مميزة خاصة به. على سبيل المثال ، ستكون خلايا العضلات طويلة وقادرة على الانقباض أو التقصير. ستكون خلايا الدم الحمراء صغيرة وعلى شكل صفيحة ، بحيث يمكن أن تنزلق عبر الأوعية الدموية بسهولة.

    من بين كل هذه الخلايا المتخصصة ، توجد جيوب من الخلايا الجذعية البالغة. (نعم ، حتى الأطفال حديثي الولادة لديهم خلايا جذعية "بالغة"). على عكس الخلايا الجذعية الجنينية ، لا يمكن للخلايا الجذعية البالغة أن تتحول إلى أي نوع من أنواع الخلايا. ومع ذلك ، يمكن للخلايا الجذعية البالغة أن تحل محل عدة أنواع مختلفة من الخلايا المتخصصة عندما تبلى. تم العثور على نوع واحد من الخلايا الجذعية البالغة في نخاعك ، مما ينتج خلايا دم جديدة. تم العثور على المزيد من الأنواع في الأنسجة الأخرى ، بما في ذلك الدماغ والقلب والأمعاء.

    من بين الخلايا الجذعية التي تحدث بشكل طبيعي ، النوع الجنيني هو الأكثر فائدة. الخلايا الجذعية البالغة ليست مرنة. نوع البالغين أيضًا نادر نسبيًا ويمكن أن يكون من الصعب فصله عن الأنسجة التي يوجد فيها. على الرغم من تعدد استخدامات الخلايا الجذعية الجنينية ، إلا أنه من الصعب الحصول عليها ومثيرة للجدل. ذلك لأن حصادها يتطلب تدمير الجنين.

    لحسن الحظ ، تقدم الاكتشافات الحديثة في أبحاث الخلايا الجذعية للعلماء الآن خيارًا ثالثًا - وربما أفضل -.

    البحث عن أجوبة

    في عام 2006 ، اكتشف Shinya Yamanaka أن الخلايا المتخصصة - مثل تلك الموجودة في الجلد - يمكن تحويلها مرة أخرى إلى خلايا جذعية. من خلال العمل في جامعة كيوتو باليابان ، قام هذا الطبيب والعالم بإحداث - أو إقناع - الخلايا الناضجة لتصبح خلايا جذعية. لقد فعل ذلك عن طريق إدخال مجموعة محددة من الجينات في الخلايا. بعد عدة أسابيع ، تصرفت الخلايا تمامًا مثل الخلايا الجنينية. يُطلق على نوعه الجديد من الخلايا الجذعية اسم الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات ، أو الخلايا الجذعية iP (وأحيانًا خلايا iPS).

    يمثل اكتشاف ياماناكا قفزة هائلة إلى الأمام. تقدم الخلايا الجذعية iP العديد من المزايا مقارنة بالخلايا الجذعية الجنينية والبالغة. أولاً ، يمكن للخلايا الجذعية IP أن تصبح أي نوع من الخلايا ، تمامًا كما يمكن للخلايا الجذعية الجنينية. ثانيًا ، يمكن تكوينها من أي نوع خلية بداية. هذا يعني أنه من السهل الحصول عليها. ثالثًا ، سيتمكن الأطباء في المستقبل من علاج المرضى بخلايا جذعية تم إنشاؤها من أنسجتهم. مثل هذه الخلايا تتطابق تمامًا مع الخلايا الأخرى وراثيًا. وهذا يعني أن الجهاز المناعي للمريض (بما في ذلك جميع خلايا الدم البيضاء) لن يهاجم الخلايا التي تم إدخالها. (غالبًا ما يشن الجسد هجومًا يهدد الحياة ضد الأعضاء المزروعة التي تأتي من أشخاص آخرين لأنهم لا يقدمون مثل هذا التطابق التام. بالنسبة للجسم ، يبدو أنهم "غازون" غريبون ويحتمل أن يكونوا خطرين).

    علم العلماء في جميع أنحاء العالم بالتقنية التي طورها ياماناكا (الذي يعمل الآن في معاهد جلادستون - التابعة لجامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو). اعتمد العديد من هؤلاء الباحثين إجراء ياماناكا لإنشاء خلايا جذعية مستحثة متعددة القدرات. لأول مرة ، كان لدى الباحثين أداة يمكن أن تسمح لهم بصنع خلايا جذعية من أشخاص يعانون من أمراض وراثية نادرة. يساعد هذا العلماء على معرفة ما الذي يجعل أنواعًا معينة من الخلايا تموت. يمكن للخبراء أيضًا تعريض دفعات صغيرة من هذه الخلايا المريضة لأدوية مختلفة. هذا يسمح لهم باختبار آلاف الأدوية فعليًا لمعرفة أيها يعمل بشكل أفضل.

    ويأمل العديد من الخبراء في المستقبل أن تستخدم الخلايا الجذعية المستحثة لتحل محل الخلايا الجذعية البالغة وخلايا الأنسجة التالفة أو المحتضرة.

    العلاجات تأخذ المرضى - والصبر

    ومن بين هؤلاء الخبراء آن شيري ، طالبة دراسات عليا في جامعة هارفارد. يستخدم الكرز الخلايا الجذعية المستحثة لمعرفة المزيد عن مرض وراثي نادر جدًا يسمى متلازمة بيرسون. المتلازمة هي مجموعة من الأعراض التي تحدث معًا. أحد أعراض متلازمة بيرسون هو أن الخلايا الجذعية في نخاع العظام لا تستطيع تكوين خلايا الدم الحمراء الطبيعية. عادة ما تؤدي هذه الحالة إلى الوفاة المبكرة.

    أطباق بتري تحتوي على خلايا جذعية مستحثة في مختبر آن شيري بجامعة هارفارد. كل يوم ، الكرز يسحب السائل البرتقالي المملوء بالنفايات ويستبدله بسائل خاص يسمى الوسيط. يحتوي الوسط ، الذي يظهر هنا باللون الوردي ، على العناصر الغذائية التي تحافظ على حياة الخلايا. بإذن من آن شيري

    بدأ Cherry في دراسة سبب فشل هذه الخلايا الجذعية.

    بدأت بأخذ خلايا جلد من فتاة مصابة بالمرض. وضعت الخلايا في أنبوب اختبار وأضافت الجينات لتحويلها إلى خلايا جذعية. على مدى عدة أسابيع ، بدأت الخلايا في صنع البروتينات التي قدمت الجينات المُدخلة تعليمات لها. تقوم البروتينات بمعظم العمل داخل الخلايا. أوقفت هذه البروتينات الجينات التي جعلت الخلايا تعمل مثل خلايا الجلد. قبل مضي وقت طويل ، قامت البروتينات بتشغيل الجينات لجعل هذه الخلايا تتصرف مثل الخلايا الجذعية الجنينية.

    بعد حوالي ثلاثة أشهر ، كان لدى Cherry مجموعة كبيرة من الخلايا الجذعية المستحثة الجديدة. تعيش هذه الخلايا الآن في أطباق بتري في مختبرها ، حيث يتم حفظها في درجة حرارة الجسم (37 درجة مئوية ، أو 98.6 درجة فهرنهايت). يحاول العالم الآن إقناع الخلايا الجذعية المستحثة لتصبح خلايا دم. بعد ذلك ، يريد Cherry معرفة كيف تقتلهم متلازمة بيرسون.

    في غضون ذلك ، تظل المريضة التي تبرعت بخلايا الجلد غير قادرة على صنع خلايا الدم بمفردها. لذلك يجب على الأطباء نقل دمها بانتظام من متبرع. على الرغم من أن عمليات نقل الدم تنقذ الحياة ، إلا أنها تنطوي على مخاطر ، خاصة بالنسبة لشخص مصاب بمرض خطير.

    تأمل شيري في أن تحول الخلايا الجذعية المستحثة للفتاة يومًا ما إلى خلايا جذعية دموية صحية جديدة - ثم تعيدها إلى جسد الفتاة. القيام بذلك يمكن أن يلغي الحاجة لمزيد من عمليات نقل الدم. وبما أن الخلايا ستكون خاصة بالفتاة ، فلن يكون هناك خطر من تفاعل جهاز المناعة معها كما لو كانت غريبة.

    في المركز الطبي بجامعة نبراسكا في أوماها ، يعمل إقبال أحمد على استخدام الخلايا الجذعية لإعادة البصر إلى المكفوفين. عالم الأعصاب - شخص يدرس الدماغ والجهاز العصبي - كان أحمد يركز على الأشخاص الذين فقدوا البصر عندما ماتت الخلايا العصبية في شبكية العين من مرض يسمى الجلوكوما (glaw KOH muh).

    تقع داخل الجزء الخلفي من العين ، تقوم شبكية العين بتحويل الضوء الوارد إلى إشارات كهربائية يتم إرسالها بعد ذلك إلى الدماغ. يدرس أحمد كيفية استبدال خلايا الشبكية الميتة بخلايا جديدة تتكون من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات.

    يبدأ عالم الأعصاب بإزالة الخلايا الجذعية البالغة من القرنية ، أو الأنسجة الشفافة التي تغطي الجزء الأمامي من العين. تستبدل هذه الخلايا الجذعية عادة الخلايا المفقودة من خلال البلى الناتج عن الوميض. لا يمكن أن تصبح خلايا عصبية - على الأقل ليس بمفردها. ومع ذلك ، يمكن لأحمد تحويل هذه الخلايا إلى خلايا جذعية من النوع iP. ثم ، مع حثه ، يحولهم إلى خلايا عصبية.

    لإجراء التحول ، يضع أحمد خلايا القرنية على جانب واحد من طبق بتري. ثم يضع الخلايا الجذعية الجنينية على الجانب الآخر. يفصل غشاء شبيه بالشبكة بين نوعي الخلايا بحيث لا يمكن مزجهما. ولكن على الرغم من أنهم لا يستطيعون اللمس ، إلا أنهم يتواصلون.

    ترسل الخلايا باستمرار إشارات كيميائية تستجيب لها الخلايا الأخرى. عندما "تتكلم" الخلايا الجذعية الجنينية ، "تستمع" خلايا العين. تقنع رسائلهم الكيميائية خلايا العين بإيقاف الجينات التي تخبرهم بأن يكونوا خلايا قرنية. بمرور الوقت ، تصبح خلايا العين خلايا جذعية يمكن أن تنتج أنواعًا مختلفة من الخلايا ، بما في ذلك الخلايا العصبية.

    عندما زرع فريق أحمد الخلايا العصبية في عيون فئران التجارب والجرذان ، هاجروا إلى شبكية العين. هناك ، بدأوا في استبدال الخلايا العصبية التي ماتت بسبب الجلوكوما. في يوم من الأيام ، قد يؤدي نفس الإجراء إلى استعادة البصر للأشخاص الذين فقدوا بصرهم.

    عند استخدام خلايا الجسم لإصلاح الإصابة أو علاج المرض ، لا تكون الخلايا الجذعية هي الحل دائمًا. على الرغم من أن الخلايا الجذعية تقدم تطورات هائلة في تجديد الأنسجة المفقودة ، إلا أن بعض العلاجات الطبية قد تعمل بشكل أفضل بدونها. وذلك بفضل الاتصالات الكيميائية الجارية بين جميع الخلايا طوال الوقت. في بعض الحالات ، يمكن للخلايا عالية التخصص أن تعمل كموصل ، وتوجه الخلايا الأخرى لتغيير نغمتها.

    في عام 2008 ، أثناء عمله في جامعة كامبريدج في إنجلترا ، بدأ طبيب الأعصاب البيطري نيك جيفري مشروعًا يستخدم خلايا مأخوذة من مؤخرة الأنف. لكن جيفري وفريقه لم يخرجوا لإنتاج خلايا جذعية. بدلاً من ذلك ، استخدم العلماء تلك الخلايا الأنفية لإصلاح الوصلات التالفة في الحبل الشوكي.

    يدرس طبيب الأعصاب البيطري نيك جيفري كيفية استخدام خلايا الكلب نفسه لاستعادة الروابط بين الإسقاطات السلكية الطويلة - التي تسمى المحاور - التي تنقل الإشارات من الخلية العصبية إلى الخلية العصبية. يمكن أن تساعد إعادة الاتصال الكلاب (وذات يوم من الأشخاص) المصابين بإصابات العمود الفقري على المشي بشكل طبيعي مرة أخرى. يسير Henry the Dachshund ، أحد رعايا Jeffery & # 8217s ، في حلقة مفرغة ، مدعومًا بحمالة. تسجل كاميرا فيديو حركة العاكسات على كل ساق ، مما يسمح لجيفري بقياس مدى تنسيق الأرجل الأمامية والخلفية أثناء تحرك الكلب. جيف روبنسون فوتوغرافي

    الحبل الشوكي هو في الأساس حبل من الخلايا العصبية التي تنقل الإشارات من وإلى الدماغ وأجزاء أخرى من الجسم. يمكن أن تؤدي إصابة الحبل الشوكي إلى الإصابة بالشلل أو فقدان الإحساس وعدم القدرة على تحريك العضلات.

    مثل أحمد ، يستخدم بعض الباحثين الخلايا الجذعية لتحل محل الخلايا العصبية التالفة. لكن جيفري ، الذي يعمل حاليًا في جامعة ولاية أيوا في أميس ، لا يعتقد أن مثل هذه التقنيات ضرورية دائمًا للمساعدة في التعافي من إصابات العمود الفقري. يشير زميل جيفري ، عالم الأعصاب روبن فرانكلين ، إلى أن "زراعة الخلايا الجذعية ستحل محل نوع من الخلايا المفقودة". في إصابة العمود الفقري ، لا تكون الخلايا العصبية مفقودة. لقد تم قطعهم للتو.

    تحتوي الخلايا العصبية على نتوءات طويلة تشبه الأسلاك - تسمى المحاور العصبية - تنقل الإشارات إلى الخلية التالية. عندما يصاب العمود الفقري ، يمكن أن تنقطع أو تقطع هذه المحاور. إن إتلاف المحوار يشبه قص سلك - حيث تتوقف الإشارة عن التدفق. لذلك شرع علماء كامبريدج في معرفة ما إذا كان بإمكانهم استعادة تلك الإشارات.

    يعمل جيفري وزملاؤه العلماء مع الكلاب التي تعرضت لإصابات في العمود الفقري. هذه المشاكل شائعة في بعض السلالات ، بما في ذلك الكلاب الألمانية. قام الفريق أولاً بإزالة الخلايا جراحيًا من الجيوب الأنفية للكلاب - أو الفراغات المجوفة في الجمجمة خلف الأنف. هذه ليست خلايا جذعية. وبدلاً من ذلك ، تشجع هذه الخلايا المعينة الخلايا العصبية في الأنف على تنمية محاور جديدة. تساعد هذه الخلايا الكلاب في الحفاظ على حاسة الشم الصحية.

    قام العلماء بزراعة خلايا الجيوب الأنفية في المختبر حتى تكاثرت بأعداد كبيرة. ثم قام الباحثون بحقن الخلايا في الحبل الشوكي لاثنين من كل ثلاثة مرضى هزليين. تلقى كل كلب مُعالج حقنة من خلاياه الخاصة. حصلت الكلاب الأخرى على حقنة من المرق السائل فقط المستخدم لتغذية الخلايا النامية.

    على مدار عدة أشهر ، أعاد أصحاب الكلاب مرارًا حيواناتهم الأليفة إلى المختبر لاختبارها على جهاز المشي. سمح هذا للعلماء بتقييم مدى جودة تنسيق الحيوانات لقدميها الأمامية والخلفية أثناء المشي. تحسنت الكلاب التي تلقت الخلايا الأنفية بشكل مطرد بمرور الوقت. الكلاب التي حصلت على السائل فقط لم تفعل ذلك.

    لم يؤد هذا العلاج إلى علاج مثالي. أعادت الخلايا العصبية توصيل عدة أجزاء من النخاع الشوكي. لكن الخلايا العصبية التي كانت مرتبطة بالدماغ ذات يوم ظلت منفصلة. ومع ذلك ، تشير بيانات الكلاب هذه إلى أن الخلايا الأنفية يمكن أن تساعد في التعافي من إصابة الحبل الشوكي.

    تشير هذه التطورات الجديدة في الأبحاث الخلوية إلى أن المزيد من التطورات الطبية الملحوظة قد لا تفصلنا عنها سوى بضع سنوات. ياماناكا ، شيري ، أحمد ، جيفري ، فرانكلين والعديد من العلماء الآخرين يكشفون بثبات أسرار التغيير الخلوي. وبينما لا يمكنك تعليم حيل جديدة لكلب عجوز ، يكتشف العلماء أن الشيء نفسه لم يعد ينطبق على الخلايا بعد الآن.

    كلمات القوة

    القرنية الغطاء الشفاف على مقدمة العين.

    الجنين حيوان فقاري ، أو حيوان له عمود فقري ، في مراحل نموه الأولى.

    الجين قسم من الحمض النووي يحمل التعليمات الجينية لصنع البروتين. تقوم البروتينات بمعظم العمل في الخلايا.

    الزرق مرض يصيب العين ويضر بالخلايا العصبية التي تنقل الإشارات إلى الدماغ.

    خلية مناعية خلايا الدم البيضاء التي تساعد على حماية الجسم من الجراثيم.

    مركب مجموعة من الذرات.

    عصبون (أو الخلايا العصبية) وحدة العمل الأساسية للجهاز العصبي. تنقل هذه الخلايا الإشارات العصبية.

    الأعصاب باحث يدرس الخلايا العصبية والجهاز العصبي.

    شلل فقدان الإحساس في جزء من الجسم وعدم القدرة على تحريك هذا الجزء.

    شبكية العين البطانة الحساسة للضوء في مؤخرة العين. إنه يحول الضوء إلى نبضات كهربائية تنقل المعلومات إلى الدماغ.

    التجويف فتحة في عظم الجمجمة متصلة بفتحتي الأنف.

    الحبل الشوكي مجموعة من الخلايا العصبية التي تشبه الحبل والتي تربط الدماغ بالأعصاب في جميع أنحاء الجسم.

    الانسجة مجموعة كبيرة من الخلايا المتشابهة والمتشابهة التي تعمل معًا كوحدة لأداء وظيفة معينة في الكائنات الحية. على سبيل المثال ، غالبًا ما تتكون أعضاء مختلفة من جسم الإنسان من أنواع مختلفة من الأنسجة. وستكون أنسجة المخ مختلفة تمامًا عن أنسجة العظام أو أنسجة القلب.

    نقل الدم عملية نقل الدم إلى شخص تم جمعه من شخص آخر.

    اقتباسات

    P. باري. "الخلايا الجذعية ، تظهر وجهك." أخبار العلوم. 24 أغسطس 2008.

    S. Ornes. "جوائز نوبل لعام 2012". أخبار العلوم للأطفال. 19 أكتوبر 2012.

    إي سون. "من الخلية الجذعية إلى أي خلية." أخبار العلوم للأطفال. 11 أكتوبر 2005.

    إس ويب. "الدم يفيد الجسد." أخبار العلوم للأطفال. 17 أغسطس 2011.

    تعرف على المزيد حول أساسيات الخلايا الجذعية من المعاهد الوطنية للصحة.

    أسئلة المعلم: أسئلة يمكنك استخدامها في الفصل الدراسي الخاص بك والمتعلقة بهذه المقالة.

    حول أليسون بيرس ستيفنز

    أليسون بيرس ستيفنز هي عالمة أحياء سابقة وخبيرة علم إلى الأبد تكتب عن العلوم والطبيعة للأطفال. تعيش مع زوجها وطفليهما وحيوان صغير من المخلوقات المحبوبة (وغير المحببة).

    موارد الفصل الدراسي لهذه المقالة مزيد من المعلومات

    تتوفر موارد المعلم المجانية لهذه المقالة. سجل للوصول:


    استنتاج

    تواصل مجالات البحوث العلمية والخلايا الجذعية البحث عن تقنيات جديدة لاستبدال الأنسجة وإعادة التأهيل في الجهاز البولي التناسلي. في تحديد البدائل الممكنة لاستراتيجيات العلاج الحالية ، تضمنت الدراسات الحديثة تجارب معشاة ذات شواهد للعلاج بالحقن الخلوي ، ودراسات على الحيوانات تستخدم الخلايا الجذعية المحسنة وراثيًا التي تقدم بدائل الأنسجة المبرمجة التمثيل الغذائي. يُظهر هذا الأخير وعدًا كبيرًا في تحقيق الوظيفة الخلوية الموجهة وتنظيم البروتين ، وهو تطبيق جديد للعلاج الجيني للخلايا الجذعية.

    يبدو أن استخدام الخلايا الجذعية البالغة ، وتحديدًا الخلايا السلفية الذاتية المأخوذة من الخزعة ، لها فائدة سريرية كافية من أجل في المختبر التوسع وتوليد الأنسجة الذاتية ، وبالتالي تجنب الخلافات المحيطة باستخدام hESCs.


    شاهد الفيديو: بالفيديو. الفنان يوسف منصور يكشف سر العلاج بالخلايا الجذعية (ديسمبر 2022).