یاخته بنیادی

یاخته‌های بنیادی جنینی

یاخته‌های بنیادی جنینی (به انگلیسی embryonic stem cells)، سلول‌های بنیادی پرتوانی هستند که از تودهٔ سلولی درونی جنین در مرحلهٔ بلاستوسیت به دست می‌آیند. این سلول‌ها می‌توانند به تمام رده‌های سلولی تبدیل شوند.

کشت یاخته‌های بنیادی جنینی

جنین ۳ تا ۵ روزه را بلاستوسیست می‌نامند. یک بلاستوسیست توده‌ای متشکل از ۱۰۰ یاخته یا بیشتر است. یاخته‌های بنیادی، یاخته‌های درونی بلاستوسیست هستند که در نهایت به هر یاخته، بافت و اندام درون بدن تبدیل می‌شوند.
رشد یاخته‌های بنیادی در محیط آزمایشگاه را اصطلاحاً کشت یاخته‌ای می‌نامند. در واقع جدا کردن یاخته‌های بنیادی جنینی از طریق انتقال سطح داخلی بلاستوسیست به یک ظرف کشت آزمایشگاهی پلاستیکی که شامل یک بستر تغذیه‌ای به نام محیط کشت می‌باشد انجام می‌گیرد. تقسیم و ازدیاد یاخته‌ها بر روی سطح این ظرف انجام می‌گیرد. سطح داخلی این ظرف معمولاً به وسیله یاخته‌های پوست جنین موش پوشیده شده‌است. این یاخته‌ها قادر به تقسیم شدن نیستند. به این لایه پوشانندهٔ یاخته‌ای در اصطلاح لایه تغذیه‌ای (به انگلیسی: feeder layer) گفته می‌شود. دلیل استفاده از این یاخته‌ها فراهم آوردن یک سطح طبیعی به منظور چسپیدن یاخته‌های بنیادی به آن و عدم جداشدنشان است. در ضمن یاخته‌های این لایه مواد مغذی را به داخل محیط کشت رها می‌کنند.
پس از چند روز یاخته‌های کشت داده شده شروع به رشد و تقسیم شدن در این محیط می‌کنند. هنگامی که این عمل انجام گرفت یاخته‌های کشت داده شده که زیاد شده‌اند را از این محیط برداشته و به محیطهای تازهٔ کشت منتقل می‌کنند. روند کشت مجدد یاخته‌ها بارها و بارها به مدت چند ماه تکرار می‌شود. بعد از ۶ ماه یا بیشتر ۳۰ یاختهٔ اولیه تبدیل به هزاران میلیون یاختهٔ بنیادی جنینی می‌شوند. یاخته‌هایی را که در این دوره ۶ ماه و در این محیط کشت مخصوص تقسیم شده و در عین حال تمایز نیابند را پرتوان (pluripoten) می‌نامند.
اخیراً راه حل‌هایی جهت کاهش مدت زمان تولید یاخته‌های بنیادی ارائه شده‌است.

یاخته‌های بنیادی بزرگسال

یاخته‌های بنیادی بزرگسال (به انگلیسی Adult Stem Cells) یا سلول‌های بنیادی سوماتیک (به انگلیسی Somatic Stem Cells) سلول‌های بنیادی‌ای هستند که پس از مراحل رشد جنین و در سرتاسر طول عمر در بافت‌های مختلف بدن حضور دارند و با تقسیم و تمایز سلول‌های مرده را جایگزین و بافت‌های آسیب‌دیده را ترمیم می‌کنند. اغلب سلول‌های بنیادی بزرگسال چندتوان یا تک‌توان هستند. یاخته‌های بنیادی خون‌ساز، یاخته‌های بنیادی عصبی و یاخته‌های بنیادی مزانشیمی مثال‌هایی از یاخته‌های بنیادی بزرگسال هستند.

تقسیم یاخته‌های بنیادی

ویژگی عمومی همه یاخته‌های بنیادی، «خود نوسازی» آن‌ها از طریق تقسیم میتوز است. به این صورت که یکی از دو سلول دختر حاصل از تقسیم هر یک از سلول‌های بنیادی، همانند سلول مادر باقی می‌ماند و دیگری وارد مسیر تمایز می‌شود. یکی از معروف‌ترین مثال‌ها در این مورد؛ تشکیل B خاطره در کنار پلاسموسیت حاصل از تقسیم یک سلول B فعال شده‌است.
مکانیزمی که تعیین می‌کند کدام سلول تمایز پیدا کند؛ می‌تواند برونگرا یا کاملاً درونی باشد. برای مثال در یاخته‌های بنیادی خون ساز این مکانیزم برون‌گراست. به این معنا که از دو سلول دختر حاصل از تقسیم، سلولی که با سلول استخوانی (استئوبلاست) ارتباط دارد؛ تمایز نیافته باقی می‌ماند. در بعضی سلول‌ها این مکانیزم درونگراست. در این نوع یاخته‌های بنیادی هنگامی که دو سلول دختر هنوز کاملاً جدا نشده‌اند؛ پروتئین‌هایی به یکی از آن‌ها منتقل می‌شوند و سرنوشتِ سلول را به سوی تمایز می‌برند.

تولید سلول‌های بنیادی از سلول‌های تمایز یافته

پژوهش‌هایی که دربارهٔ ویژگی‌های اساسی سلول‌های بنیادی انجام شد؛ امکان ایجاد تئوری‌هایی دربارهٔ نحوه ساخت سلول‌های بنیادی از سلول‌های تمایز یافته را به وجود آورد. در یکی از پژوهش‌های اولیه در این باره، دکتر John B. Gurdon با یک آزمایش کلاسیک در سال ۱۹۶۲ نشان داد که تمایز یک پدیده برگشت‌پذیر است. در این آزمایش؛ دکتر گوردون هسته یک سلول بالغ روده را در یک سلول تخم قورباغه که هسته آن خارج شده بود، ادغام کرد و مشاهده کرد که مراحل تمایز با موفقیت انجام می‌شود. پژوهش‌های جدید بیولوژیک مولکولی نشان دادند که سلول‌های بنیادی «پرتوان» دو ویژگی اصلی دارند. اول این که ساختار کروماتین در هسته آن‌ها فشرده نیست (یوکروماتیک هستند). دوم این که یک تعادل خاص بین فاکتورهای رو نویسی و ساختار کروماتین آن‌ها برقرار است. به عبارتی ساختار کروماتین (که با ایجاد تغییرات اپی‌ژنتیکی روی پروتئین‌های کروماتین، قابل تغییر است) روی بیان ژن فاکتورهای رونویسی تأثیر دارد. در سال ۲۰۰۶، شینیا یاماناکا (Shinya Yamanaka) موفق شد با بیان مصنوعی ژن‌های تعداد محدودی فاکتورهای رونویسی نظیر Oct3/4, Sox2, Nanog سلول‌های بالغ دست نخورده را به سلول‌های نابالغ بنیادی تبدیل کند. تلاش‌های این دو فرد جایزه نوبل فیزیولوژی/پزشکی سال ۲۰۱۲ را به خود اختصاص داد.