สเต็มเซลล์: ชนิดแอปพลิเคชั่นและที่ที่พวกมันอยู่

เซลล์ ต้นกำเนิดเป็น เซลล์ ชนิดหนึ่งที่พบตามธรรมชาติในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์และมีคุณสมบัติของความแตกต่างในเซลล์ทุกประเภทและแบ่งออกเป็นเซลล์ต้นกำเนิดมากขึ้น

เซลล์ต้นกำเนิดมีความสำคัญตั้งแต่ก่อนคลอดเนื่องจากภายในสองสามวันของการเข้าร่วม gametes ทั้งสองเริ่มแบ่งและสร้างเซลล์ต้นกำเนิดพิเศษที่จะก่อให้เกิดอวัยวะและเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันของร่างกายของตัวอ่อน

ความสำคัญของสเต็มเซลล์นั้นอยู่ในศักยภาพที่น่าทึ่งในการพัฒนาและสร้างเซลล์เกือบทุกประเภท ความสามารถนี้สามารถใช้ซ่อมแซมและเติมเซลล์ที่เสียหายหรือถูกทำลายได้

ขณะนี้กำลังทำการตรวจสอบการใช้สเต็มเซลล์ในหลาย ๆ โรคเช่นโรคพาร์กินสันโรคอัลไซเมอร์หรือโรคประจำตัว นอกจากนี้ยังมีผลิตภัณฑ์ที่ใช้สเต็มเซลล์ที่เริ่มใช้กันอย่างแพร่หลายในวงการแพทย์เกี่ยวกับศัลยกรรมกระดูก

เซลล์ต้นกำเนิดยังคงมีอยู่ในบุคคลที่เป็นผู้ใหญ่แม้ว่าในปริมาณที่น้อยและมีศักยภาพน้อยกว่าในระยะตัวอ่อน เซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้มีอยู่ในโครงสร้างบางอย่างเช่นไขกระดูกกล้ามเนื้อและสมองและต้องขอบคุณเซลล์ที่เสียหายเหล่านี้ที่สามารถถูกแทนที่และอวัยวะต่าง ๆ ยังทำงานได้ตามปกติ

โดยทั่วไปอาจกล่าวได้ว่าสเต็มเซลล์มีคุณสมบัติหลักสามประการที่แยกความแตกต่างจากส่วนที่เหลือของเซลล์:

• พวกเขาสามารถทำซ้ำเป็นเวลานาน
• พวกเขาไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ
• พวกเขาสามารถเชี่ยวชาญในเซลล์ประเภทใดก็ได้

คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้พวกเขามีประโยชน์ในการรักษาโรคบางชนิดที่เกิดจากการสึกหรอหรือเสื่อมสภาพของเซลล์บางชนิดเช่นโรคเกี่ยวกับระบบประสาท

คุณสมบัติอันน่าทึ่งของเซลล์ต้นกำเนิดได้รับการตรวจสอบเป็นครั้งแรกเมื่อ 35 ปีก่อนในปี 1981 เมื่อกลุ่มนักวิจัยค้นพบว่าเป็นไปได้ที่จะสกัดเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนของหนู

มันไม่ได้จนกว่าปี 1998 เมื่อการศึกษากับหนูสามารถคาดการณ์กับมนุษย์เมื่อเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนมนุษย์คนแรกถูกสกัดและเพาะเลี้ยงในหลอดทดลองเพื่อศึกษาการทำงานและคุณสมบัติของพวกเขา เซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้เรียกว่าเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน

ในปี 2549 เหตุการณ์สำคัญอีกเหตุการณ์หนึ่งเกิดขึ้นในประวัติศาสตร์ของการศึกษาเซลล์ต้นกำเนิดนักวิจัยกลุ่มหนึ่งค้นพบว่าเซลล์ผู้ใหญ่บางตัวสามารถทำการดัดแปลงทางพันธุกรรมเพื่อให้เกิดเซลล์ต้นกำเนิดที่มีความเชี่ยวชาญในเซลล์บางประเภท เซลล์ต้นกำเนิดชนิดนี้เรียกว่าเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent (iPS)

แม้ว่าในระยะเวลา 35 ปีที่ผ่านมามีความก้าวหน้าอย่างมากในการทำวิจัยเซลล์ต้นกำเนิด แต่ก็ยังจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อรู้จักพวกเขาให้ดีขึ้นและสามารถใช้พวกเขาในการสร้างวิธีการรักษาใหม่ ๆ

ประเภทของเซลล์ต้นกำเนิด

เซลล์ต้นกำเนิดสามารถแบ่งได้ตามระดับของการเจริญเติบโตในตัวอ่อน, ตัวอ่อน, เซลล์ต้นกำเนิดจากผู้ใหญ่และเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent

นอกจากนี้สเต็มเซลล์บางตัวก็มีศักยภาพเหมือนกันในการแยกความแตกต่างในเซลล์ทุกชนิด ขึ้นอยู่กับประเภทของเซลล์ที่คุณสามารถแยกสเต็มเซลล์ได้:

• Totipotent (หรือมีอำนาจทุกอย่าง) หากพวกเขาสามารถแยกความแตกต่างในเซลล์ประเภทใด ๆ เซลล์เหล่านี้สามารถพบได้ใน morula (ชุดของเซลล์ที่เกิดขึ้นหลังจากการรวมกันของสอง gametes) และในทางทฤษฎีในตัวอ่อนถึงแม้ว่ามันจะยังไม่เป็นไปได้สำหรับเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนในการพัฒนาและสร้างทุกประเภท ของเซลล์

• Pluripotent เป็นขั้นตอนต่อไปของสเต็มเซลล์ totipotent และสามารถสร้างความแตกต่างในเซลล์เกือบทุกชนิด การเพาะเลี้ยงเซลล์ของตัวอ่อนและสเต็มเซลล์ที่เหนี่ยวนำคือ pluripotent

• Multipotent หากพวกมันสามารถสร้างความแตกต่างในเซลล์ที่หลากหลาย แต่เฉพาะพวกที่อยู่ในกลุ่มของเซลล์ที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่นเซลล์หลายเซลล์ของหัวใจสามารถแยกความแตกต่างในเนื้อเยื่อที่สร้างอวัยวะกล่าวว่า เซลล์เหล่านี้สามารถสกัดได้จากตัวอ่อน

• Oligopotentes หากพวกเขาสามารถแยกแยะความแตกต่างในเซลล์หลายชนิดเช่นในรูปแบบเนื้อเยื่อเดียวกัน เซลล์ต้นกำเนิดจากร่างกายมี oligopotent

• Unipotent หากพวกเขาสามารถแยกความแตกต่างเป็นเซลล์ประเภทหนึ่งเท่านั้น เซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้แตกต่างจากเซลล์ผู้ใหญ่ปกติโดยที่พวกเขารักษาคุณสมบัติการสืบพันธุ์ของพวกเขาเป็นเวลานาน (ก่อนที่จะแยกความแตกต่าง) เซลล์ต้นกำเนิดชนิดนี้สามารถพบได้ในกล้ามเนื้อบางชนิด

เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน

เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนจะถูกสกัดจากตัวอ่อน ส่วนใหญ่มาจาก gametes ที่ได้รับการปฏิสนธิในหลอดทดลองและไม่ได้มาจากหญิงตั้งครรภ์ตามธรรมชาติ และตามทฤษฎีแล้วพวกมันก็มีโทโพโทเท็นท์กล่าวคือพวกมันสามารถก่อให้เกิดเซลล์ประเภทใดก็ได้แม้ว่าในห้องปฏิบัติการในขณะนี้จะสามารถเพาะเลี้ยงเซลล์บางประเภทได้เท่านั้น

เมื่อนำสเต็มเซลล์ออกแล้วจะทำการเพาะเลี้ยงเซลล์และสารอาหาร (อาหารเลี้ยงเชื้อ) ในห้องปฏิบัติการ ในเซลล์เพาะเลี้ยงเติบโตและเริ่มแบ่งการสร้างชั้นบาง ๆ ที่ทอดยาวไปทั่วพื้นผิวทั้งหมดของแผ่น

วัฒนธรรมของสเต็มเซลล์นั้นไม่มีประสิทธิภาพ 100% มีบางครั้งที่เซลล์ไม่เติบโตหรือแบ่ง แต่เมื่อการเพาะปลูกมีประสิทธิภาพกลุ่มของเซลล์ต้นกำเนิดจะถูกนำมาใช้และมีการสร้างประชากรใหม่ที่จะยังคงแบ่งและเริ่มแตกต่าง เซลล์ต้นกำเนิดสามารถถูกแช่แข็งและเก็บไว้ได้ตลอดเวลาในระหว่างกระบวนการ

ในระหว่างการเพาะเลี้ยงเซลล์ต้นกำเนิดสามารถจัดกลุ่มและชำนาญได้ตามธรรมชาติในเนื้อเยื่อทุกประเภท (กล้ามเนื้อประสาท ... ) ความสามารถในการชำนาญเป็นสัญญาณว่าเซลล์จะถูกเก็บรักษาไว้ในสภาพที่ดี แต่กระบวนการของความเชี่ยวชาญจะถูกควบคุมโดยนักวิจัยเพื่อสร้างประชากรเซลล์ที่เฉพาะเจาะจง

เพื่อควบคุมความแตกต่างของเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนนักวิจัยได้ทำการปรับแต่งองค์ประกอบทางเคมีของอาหารเลี้ยงเชื้อ, ตารางหรือเซลล์โดยการใส่ยีนที่เฉพาะเจาะจง

ผ่านการศึกษาหลายครั้งโปรโตคอลได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อระบุว่าพารามิเตอร์ใดที่จำเป็นต้องได้รับการแก้ไขและวิธีดำเนินการเพื่อสร้างวัฒนธรรมเซลล์ที่เฉพาะเจาะจง

ในช่วงเวลาที่การปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนยังไม่ได้ดำเนินการในมนุษย์เพราะในการศึกษาบางอย่างกับสัตว์ก็มีการตั้งข้อสังเกตว่าพวกเขาสามารถนำไปสู่การพัฒนาของโรคมะเร็ง ถึงกระนั้นก็ตามการวิจัยยังคงดำเนินต่อไปและพวกเขามีแนวโน้มที่จะรักษาในอนาคต

เซลล์ต้นกำเนิดของทารกในครรภ์

ตามที่ชื่อแนะนำเซลล์ต้นกำเนิดของทารกในครรภ์ได้จากทารกในครรภ์ (จากสัปดาห์ที่ 10 ของการตั้งครรภ์) เซลล์เหล่านี้สามารถพบได้ในเนื้อเยื่อส่วนใหญ่ของทารกในครรภ์

เซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้มีหลายจุดนั่นคือพวกมันสามารถแยกแยะความแตกต่างออกเป็นเซลล์บางประเภทที่เกี่ยวข้องเช่นไปยังเนื้อเยื่อที่คล้ายกันหลายรูปแบบเพื่อสร้างอวัยวะเดียวกัน

เซลล์ต้นกำเนิดผู้ใหญ่

ในเนื้อเยื่อผู้ใหญ่บางชนิดเช่นผิวหนังกล้ามเนื้อลำไส้และไขกระดูกมีเซลล์ต้นกำเนิดจากร่างกายที่สามารถขยายและแยกออกเป็นเซลล์ในเนื้อเยื่อเดียวกันเพื่อแทนที่เซลล์ที่ตายแล้วหรือเซลล์ที่เสียหายดังนั้นพวกมันจึงเป็น oligopetent เซลล์ต้นกำเนิดจากร่างกายสามารถพบได้ในเลือดจากสายสะดือ

ตัวอย่างเช่นในไขกระดูกมีเซลล์ต้นกำเนิดเลือดที่เติบโตเป็นเซลล์เม็ดเลือดผู้ใหญ่ (เซลล์เม็ดเลือดแดงเซลล์เม็ดเลือดขาวหรือเกล็ดเลือด)

การวิจัยกับเซลล์ประเภทนี้มีความก้าวหน้าอย่างมากและการปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดจากไขกระดูกหรือเลือดจากสายสะดือนั้นได้ดำเนินการเพื่อรักษาโรคเลือดเช่น myelodysplastic และ myeloproliferative

ศักยภาพการรักษาของเซลล์ต้นกำเนิดผู้ใหญ่อื่น ๆ เช่นเซลล์ mesenchymal ซึ่งผลิตกระดูกกระดูกอ่อนและเซลล์ไขมันในการรักษาโรคเช่นโรคไขข้อกำลังอยู่ระหว่างการสอบสวน

เซลล์ต้นกำเนิด pluripotent เหนี่ยวนำ

เซลล์ต้นกำเนิด pluripotent (iPS) ที่เหนี่ยวนำแล้วเป็นเซลล์เฉพาะสำหรับผู้ใหญ่ (เช่นเซลล์ผิวหนัง) ที่ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรมในหลอดทดลองเพื่อให้มีคุณสมบัติของเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน

เมื่อต้องการ reprogram เซลล์ผู้ใหญ่พวกมันจะถูกสกัดจากผู้ใหญ่และเติบโตบนจานซึ่งไวรัสที่สร้างในห้องปฏิบัติการจะถูกแทรกด้วยยีนที่เฉพาะเจาะจงเพื่อให้พวกเขาทำงานร่วมกับเซลล์และปรับเปลี่ยนข้อมูลทางพันธุกรรมของพวกเขา

แม้ว่าเซลล์ iPS และเซลล์ตัวอ่อนจะมีลักษณะที่หลากหลายไม่เท่ากันอย่างสมบูรณ์ แต่ความแตกต่างเหล่านี้กำลังถูกตรวจสอบรวมถึงขั้นตอนใหม่ในการสร้าง iPS

แม้ว่าจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม แต่เซลล์ iPS กำลังถูกใช้เพื่อทดสอบผลของยาบางชนิดที่พบในการทดลองทางคลินิกและในอนาคตอันใกล้พวกเขาคาดว่าจะมีประโยชน์สำหรับการปลูกถ่าย

ปัจจุบันการปลูกถ่ายเซลล์ iPS ไม่ได้ดำเนินการเพราะการศึกษากับสัตว์บางอย่างก่อให้เกิดมะเร็งก่อตัวอาจเป็นเพราะเทคนิคที่ใช้ในการ reprogram เซลล์

การรักษาด้วยสเต็มเซลล์

ปัจจุบันการใช้สเต็มเซลล์ทางคลินิกที่ศึกษาและใช้ในทางปฏิบัติมากที่สุดคือการปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดเลือด (เม็ดเลือด) จากไขกระดูกหรือสายสะดือ พวกเขาจะใช้ในการรักษาปัญหาเลือดและระบบภูมิคุ้มกันเช่นเดียวกับการต่ออายุเซลล์ที่เสียหายหลังการรักษาด้วยเคมีบำบัดหรือรังสีบำบัด

ในแต่ละปีมีคนมากกว่า 26, 000 คนได้รับการรักษาในยุโรปด้วยการปลูกถ่ายสเต็มเซลล์เม็ดเลือดแดงทุกปี โรคที่สามารถรักษาด้วยการปลูกถ่ายในปัจจุบันคือ:

• Leukemias และ linformas เช่น:
  • มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเฉียบพลัน myelogenous
  • มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิด lymphoblastic เฉียบพลัน
  • มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิด Myelogenous เรื้อรัง
  • โรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเรื้อรัง
  • มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิด Myelomonocytic
  • Hodgkin lymphoma
  • มะเร็งต่อมน้ำเหลืองชนิด Non-Hodgkin
• โรคที่เกี่ยวข้องกับไขกระดูกเช่น:
  • โรคโลหิตจาง aplastic รุนแรง
  • Fanconi จาง
  • hemoglobinuria ออกหากินเวลากลางคืน Paroxysmal
  • Aplasia ของเม็ดเลือดแดงบริสุทธิ์
  • thrombocytopenia / amegacariocytosis แต่กำเนิด
  • กลุ่มอาการของโรค Myeloproliferative และ myelodysplastic
  • หลาย myeloma
• โรคระบบภูมิคุ้มกันทางพันธุกรรมเช่น:
  • ภูมิคุ้มกันบกพร่องรวมกันอย่างรุนแรง
  • ดาวน์ซินโดร Wiskott-Aldrich
• ฮีโมโกลบินวิทยา (โรคของเซลล์เม็ดเลือดแดง) เช่น:
  • ธาลัสซีเมียที่สำคัญ
  • โรคเคียวเซลล์
• โรคทางเมตาบอลิซึมทางพันธุกรรมเช่น:
  • โรคกระแจะ
  • ซินโดรม Hurler
  • Adrenoleukodystrophy
  • leukodystrophy เชิงอนุพันธ์
• เงื่อนไขอื่น ๆ และโรคมะเร็ง

แอปพลิเคชั่นอื่น ๆ ของการปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดคือการปลูกถ่ายผิวหนัง แอปพลิเคชั่นนี้อาจเก่าที่สุดเนื่องจากเคยใช้มาก่อนเข้าใจจริงๆว่าสเต็มเซลล์ทำงานอย่างไร

การปลูกถ่ายผิวหนังมักจะดำเนินการเฉพาะในกรณีที่รุนแรงซึ่งบุคคลนั้นได้รับความเสียหายบริเวณที่มีขนาดใหญ่ของผิวหนังเช่นจากการไหม้อย่างรุนแรง

การปลูกถ่ายผิวหนังครั้งแรกเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2513 และตั้งแต่นั้นมาเทคนิคนี้ได้รับการปรับปรุงให้สมบูรณ์แบบแม้ว่าจะยังมีอีกหลายวิธีที่จะดำเนินต่อไปเนื่องจากในปัจจุบันผิวหนังที่ต่อกิ่งไม่สามารถพัฒนาเส้นผมหรือต่อมเหงื่อได้

การใช้สเต็มเซลล์ครั้งสุดท้ายที่ได้รับการรับรองในยุโรปนั้นคือ Holoclar การรักษาเพื่อซ่อมแซมความเสียหายที่กระจกตาอาจได้รับความเดือดร้อนไม่ว่าจะเป็นบาดแผลหรือแผลไหม้

ขั้นตอนประกอบด้วยการเอาเซลล์ limbal ส่วนเล็ก ๆ ออกมาในสภาพที่ดีรับผิดชอบในการซ่อมแซมกระจกตาและปลูกฝังพวกมันในห้องปฏิบัติการจนกว่าพวกเขาจะก่อตัวเป็น stratum corneum บาง ๆ ที่สามารถปลูกถ่ายเข้าไปในดวงตาของผู้ป่วย

การศึกษาความเป็นไปได้อื่น ๆ ของสเต็มเซลล์ในการทดลองทางคลินิก แอปพลิเคชันหลักที่อยู่ในการวิจัยคือการฟื้นฟูเนื้อเยื่อและอวัยวะการรักษาโรคหัวใจและหลอดเลือดและการรักษาโรคสมอง

การใช้เซลล์ต้นกำเนิดเพื่อการสร้างเนื้อเยื่อและอวัยวะอาจเป็นการนำไปใช้อย่างแพร่หลาย หากอวัยวะหรือเนื้อเยื่อถูกสร้างขึ้นจากเซลล์ต้นกำเนิดพวกเขาสามารถปลูกถ่ายกับคนที่ต้องการพวกเขาในความเป็นจริงไตแรกที่มีเซลล์ต้นกำเนิดได้ถูกสร้างขึ้นแล้วและผลลัพธ์ที่มีแนวโน้ม

ผลที่ได้จากการวิจัยเกี่ยวกับการใช้สเต็มเซลล์ในการรักษาโรคหัวใจและหลอดเลือดก็เป็นสิ่งที่น่ายินดีเช่นกัน

ในปี 2013 กลุ่มนักวิจัยจาก Massachusetts General Hospital (สหรัฐอเมริกา) สร้างเส้นเลือดไปยังส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ต้นกำเนิดของมนุษย์ที่ถูกฝังในหนูและทำงานได้อย่างถูกต้อง ขณะนี้การวิจัยยังคงดำเนินต่อไปและพวกเขาพยายามที่จะนำไปใช้โดยไม่มีความเสี่ยงต่อมนุษย์

การใช้เซลล์ต้นกำเนิดเพื่อรักษาโรคทางสมองเช่นพาร์กินสันหรืออัลไซเมอร์กำลังศึกษาโดยใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนเนื่องจากศักยภาพในการสร้างความแตกต่าง ผลลัพธ์ดูเหมือนจะสดใสแม้ว่าการศึกษายังอยู่ในช่วงเริ่มต้นมาก

การศึกษาเซลล์ต้นกำเนิดไม่เพียง แต่ทำเพื่อรักษาโรคเท่านั้น แต่ยังมีการศึกษาเพื่อทราบถึงการพัฒนาตามปกติของเซลล์ที่มีสุขภาพดีและเพื่อให้เข้าใจกระบวนการบางอย่างเช่นการแบ่งเซลล์