الخلايا الجذعية: الأنواع والتطبيقات ومكان وجودها

الخلايا الجذعية هي نوع من الخلايا التي توجد بشكل طبيعي في جميع الكائنات الحية متعددة الخلايا وتتميز بخاصية تمييز نفسها في أي نوع من الخلايا وتقسيمها لإنتاج المزيد من الخلايا الجذعية.

تعتبر الخلايا الجذعية مهمة قبل الولادة ، ففي غضون بضعة أيام من الانضمام إلى الأمشاجين تبدأ في الانقسام وتكاثر الخلايا الجذعية المتخصصة التي ستنشئ مختلف الأعضاء والأنسجة في جسم الجنين.

تكمن أهمية الخلايا الجذعية في إمكاناتها المذهلة لتطوير وتشكيل أي نوع من الخلايا تقريبًا. هذه القدرة يمكن استخدامها لإصلاح وتجديد الخلايا التالفة أو المدمرة.

حاليا ، يتم التحقيق في التطبيق السريري للخلايا الجذعية في أمراض متعددة مثل الشلل الرعاش أو الزهايمر أو بعض الحالات الخلقية. بالإضافة إلى ذلك ، هناك بالفعل منتجات قائمة على الخلايا الجذعية التي بدأت تستخدم دوليا في طب العظام.

لا تزال الخلايا الجذعية موجودة في الأفراد البالغين ، وإن كانت بكميات أصغر وبإمكانات أقل من المرحلة الجنينية. هذه الخلايا الجذعية موجودة في بعض الهياكل مثل نخاع العظام والعضلات والدماغ ، وبفضلها يمكن استبدال الخلايا التالفة وتستمر الأعضاء في العمل بشكل طبيعي.

بشكل عام ، يمكن القول أن الخلايا الجذعية لها ثلاث خصائص رئيسية تميزها عن باقي الخلايا:

  • يمكنهم التكاثر لفترات طويلة من الزمن.
  • أنها ليست متخصصة.
  • يمكنهم التخصص في أي نوع من الخلايا.

هذه الخصائص تجعلها مفيدة على الأرجح لعلاج بعض الأمراض الناجمة عن تآكل أو تنكس بعض الخلايا مثل الأمراض التنكسية العصبية.

تم التحقيق في هذه الخصائص المذهلة للخلايا الجذعية لأول مرة منذ 35 عامًا فقط ، في عام 1981 ، عندما اكتشفت مجموعة من الباحثين أنه من الممكن استخراج الخلايا الجذعية من جنين فأر.

لم يكن حتى عام 1998 عندما يمكن استقراء الدراسات مع الفئران للبشر ، عندما تم استخراج الخلايا الجذعية الجنينية البشرية الأولى وزرع في المختبر لدراسة عملها وخصائصها. وتسمى هذه الخلايا الجذعية الخلايا الجذعية الجنينية.

في عام 2006 ، حدث معلم هام آخر في تاريخ دراسة الخلايا الجذعية ، حيث اكتشفت مجموعة من الباحثين كيف يمكن إعادة برمجة بعض الخلايا البالغة وراثيا لتكوين خلايا جذعية يمكنها أن تتخصص في بعض أنواع الخلايا. هذا النوع من الخلايا الجذعية يسمى الخلايا الجذعية المحفزة المستحثة (iPS).

على الرغم من إحراز تقدم كبير في أبحاث الخلايا الجذعية هذه خلال 35 عامًا ، لا تزال هناك حاجة لمزيد من الدراسات للتعرف عليها بشكل أفضل وتكون قادرة على استخدامها في إنشاء علاجات جديدة وفي دراسة التطور المعياري البشري.

أنواع الخلايا الجذعية

يمكن تصنيف الخلايا الجذعية بشكل عام ، وفقًا لمستوى نضجها في الخلايا الجذعية الجنينية والجنينية والخلايا الجذعية متعددة القدرات المستحثة.

بالإضافة إلى ذلك ، ليست كل الخلايا الجذعية لديها نفس الإمكانيات للتمييز في أي نوع من الخلايا. اعتمادًا على نوع الخلايا التي يمكنك تمييز الخلايا الجذعية فيها:

  • كلي (أو كلي القدرة) ، إذا كان يمكن تمييزها في أي نوع من الخلايا. لا يمكن العثور على هذه الخلايا إلا في المورولا (مجموعة من الخلايا التي تحدث بعد اتحاد الأمشاجين) ، ومن الناحية النظرية ، في الأجنة ، على الرغم من أنه لم يكن من الممكن حتى الآن للخلايا الجذعية الجنينية أن تطور وتكوّن جميع الأنواع من الخلايا.
  • متعددة القدرات ، فهي الخطوة التالية للخلايا الجذعية الكاملة ويمكن تمييزها في أي نوع من الخلايا تقريبًا. ثقافات الخلايا الجنينية والخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات.
  • متعددة القدرات ، إذا كان من الممكن التمييز بينها في مجموعة واسعة من الخلايا ، ولكن فقط تلك التي تنتمي إلى مجموعة من الخلايا ذات الصلة. على سبيل المثال ، لا يمكن التمييز بين خلايا القلب المتعددة الخلايا في الأنسجة التي تشكل العضو المذكور. يمكن استخراج هذه الخلايا من الأجنة.
  • Oligopotentes ، إذا كان من الممكن التمييز بينها في عدة أنواع من الخلايا ، على سبيل المثال ، لتشكيل نفس النسيج. الخلايا الجذعية البالغة هي قليلة القلة.
  • Unototent ، إذا كان يمكنهم التمييز فقط في نوع واحد من الخلايا. تختلف هذه الخلايا الجذعية عن الخلايا البالغة الطبيعية من حيث أنها تحتفظ بخصائصها التناسلية لفترة طويلة من الزمن (قبل التفريق). يمكن العثور على هذا النوع من الخلايا الجذعية ، على سبيل المثال ، في بعض العضلات.

الخلايا الجذعية الجنينية

يتم استخراج الخلايا الجذعية الجنينية من الأجنة. معظمهم يأتون من الأمشاج التي تم تخصيبها في المختبر وليس من النساء الحوامل بشكل طبيعي. ومن الناحية النظرية ، فهي كاملة ، أي أنها يمكن أن تؤدي إلى أي نوع من الخلايا ، على الرغم من أنه في المختبر في الوقت الحالي ، يمكن زراعة بعض أنواع الخلايا فقط.

بمجرد إزالة الخلايا الجذعية ، يتم إجراء ثقافة يتم فيها إدخال الخلايا والمواد الغذائية (وسط الثقافة) في طبق المختبر. في الخلايا تنمو الخلايا وتبدأ في الانقسام ، مما يخلق طبقة رقيقة تمتد على كامل سطح اللوحة.

ثقافات الخلايا الجذعية ليست فعالة بنسبة 100 ٪ ، وهناك أوقات لا تنمو فيها الخلايا أو تنقسم. ولكن عندما يكون المحصول فعالًا ، يتم أخذ مجموعات من الخلايا الجذعية وإنشاء مجموعات جديدة تستمر في الانقسام وتبدأ في التفريق. يمكن تجميد الخلايا الجذعية وتخزينها في أي وقت أثناء العملية.

أثناء الثقافة ، يمكن تجميع الخلايا الجذعية وتخصصها تلقائيًا في أي نوع من الأنسجة (العضلات ، العصبي ...). القدرة على التخصص هي علامة على أن الخلايا يتم الحفاظ عليها في حالة جيدة ، ولكن من الناحية المثالية يتم التحكم في عملية التخصص من قبل الباحثين لإنشاء مجموعات محددة من الخلايا.

للتحكم في تمايز الخلايا الجذعية الجنينية ، يعدل الباحثون التركيب الكيميائي للوسط المستنبت أو المربع أو الخلايا بأنفسهم عن طريق إدخال جينات معينة.

من خلال دراسات متعددة ، تم إنشاء بروتوكولات تشير إلى المعلمات التي يجب تعديلها وكيفية القيام بذلك لإنشاء ثقافات خلية محددة.

في الوقت الحالي ، لا يتم إجراء عمليات زرع الخلايا الجذعية الجنينية في البشر لأنه في بعض الدراسات التي أجريت على الحيوانات ، لوحظ أنها يمكن أن تؤدي إلى تطور السرطانات. على الرغم من ذلك ، لا يزال البحث مستمراً واعدًا للغاية في العلاجات المستقبلية

الخلايا الجذعية الجنينية

كما يوحي اسمها ، يتم الحصول على الخلايا الجذعية الجنينية من الأجنة (من الأسبوع العاشر للحمل). يمكن العثور على هذه الخلايا في معظم أنسجة الجنين.

هذه الخلايا الجذعية متعددة العناصر ، أي أنها يمكن أن تفرق في بعض أنواع الخلايا المرتبطة ، على سبيل المثال ، بالعديد من الأنسجة المتشابهة لتشكيل العضو نفسه.

الخلايا الجذعية البالغة

في بعض الأنسجة البالغة ، مثل الجلد والعضلات والأمعاء ونخاع العظام ، هناك خلايا جذعية للبالغين يمكنها أن تتكاثر وتتمايز في خلايا في نفس النسيج لتحل محل الخلايا الميتة أو التالفة ، وبالتالي فهي قلة القدرة. يمكن أيضًا العثور على الخلايا الجذعية البالغة في دم الحبل السري.

على سبيل المثال ، توجد في نخاع العظام خلايا جذعية للدم تنضج إلى خلايا دم ناضجة (خلايا الدم الحمراء ، خلايا الدم البيضاء أو الصفائح الدموية).

البحث مع هذا النوع من الخلايا متقدم للغاية ، وتجري عمليات زرع الخلايا الجذعية البالغة من نخاع العظم أو دم الحبل السري لعلاج أمراض الدم مثل خلل التنسج النخاعي ومتلازمات تكاثر النخاع.

إن الإمكانات العلاجية للخلايا الجذعية البالغة الأخرى مثل الخلايا الوسيطة ، التي تنتج خلايا العظام والغضاريف والدهون لعلاج أمراض مثل التهاب المفاصل ، هي قيد البحث حاليًا.

المستحثة الخلايا الجذعية المحفزة

الخلايا الجذعية المحفزة المستحثة (iPS) هي بالفعل خلايا للبالغين متخصصة (مثل خلايا الجلد) التي أعيدت برمجتها وراثياً في المختبر لتكون لها خصائص الخلايا الجذعية الجنينية.

لإعادة برمجة الخلايا البالغة ، يتم استخراجها من البالغين وتنمو على صفيحة ، حيث يتم إدراج الفيروسات التي تم إنشاؤها في المختبر مع جينات معينة بحيث تتكامل مع الخلايا وتعديل معلوماتها الوراثية.

على الرغم من أن خلايا iPS والخلايا الجنينية تشترك في العديد من الخصائص غير المتساوية تمامًا ، فإن هذه الاختلافات قيد التحقيق حاليًا ، بالإضافة إلى إجراءات جديدة لإنشاء iPS.

على الرغم من الحاجة إلى مزيد من البحث ، يتم بالفعل استخدام خلايا iPS لاختبار تأثير بعض الأدوية الموجودة في التجارب السريرية ، وفي المستقبل القريب من المتوقع أن تكون مفيدة للزرع.

حاليًا ، لا يتم إجراء عمليات زرع خلايا iPS لأن بعض الدراسات التي أجريت على الحيوانات أدت إلى تكوينات سرطانية ، ربما بسبب التقنية المستخدمة لإعادة برمجة الخلايا.

العلاجات بالخلايا الجذعية

في الوقت الحالي ، الاستخدام السريري للخلايا الجذعية الأكثر دراستها واستخدامها في الممارسة العملية هو زرع الخلايا الجذعية في الدم (المكونة للدم) من نخاع العظام أو الحبل السري. يتم استخدامها لعلاج مشاكل الدم والجهاز المناعي ، وكذلك لتجديد الخلايا التالفة بعد العلاج باستخدام العلاج الكيميائي أو العلاج الإشعاعي.

كل عام يتم علاج أكثر من 26000 شخص في أوروبا عن طريق زرع خلايا جذعية مكونة للدم كل عام. الأمراض التي يمكن معالجتها حاليًا من خلال عملية زرع هي:

  • سرطان الدم و linformas ، مثل:
    • سرطان الدم النقوي الحاد.
    • سرطان الدم الليمفاوي الحاد.
    • سرطان الدم النقوي المزمن
    • سرطان الدم الليمفاوي المزمن.
    • سرطان الدم النقوي النخاعي.
    • هودجكين سرطان الغدد الليمفاوية.
    • ليمفوما اللاهودجكين.
  • الأمراض المرتبطة بنخاع العظام ، مثل:
    • فقر الدم اللاتنسجي الحاد.
    • فانتكوني فقر الدم.
    • بيلة الهيموجلوبين الليلي الانتيابية.
    • تضخم خلايا الدم الحمراء النقية.
    • نقص الصفيحات الخلقي / قلة الكريات.
    • متلازمة تكاثف النخاع والنخاع الشوكي.
    • المايلوما المتعددة
  • أمراض الجهاز المناعي الوراثي ، مثل:
    • نقص المناعة المشترك الشديد.
    • متلازمة ويسكوت ألدريش.
  • اعتلالات الهيموغلوبين (أمراض خلايا الدم الحمراء) ، مثل:
    • بيتا الثلاسيميا الكبرى.
    • مرض الخلايا المنجلية
  • الأمراض الاستقلابية الوراثية ، مثل:
    • مرض كرابي
    • متلازمة هيرلر.
    • Adrenoleukodystrophy.
    • حثل المادة البيضاء متبدل اللون.
  • حالات وسرطانات أخرى.

آخر من تطبيقات زرع الخلايا الجذعية هي ترقيع الجلد. ربما يكون هذا التطبيق هو الأقدم منذ استخدامه قبل فهم كيفية عمل الخلايا الجذعية.

عادة ما يتم إجراء عمليات ترقيع الجلد فقط في الحالات القصوى التي يكون فيها الشخص قد تضرر مساحات كبيرة من الجلد ، على سبيل المثال ، من حروق شديدة.

تم إجراء أول عملية ترقيع للجلد في عام 1970 ومنذ ذلك الحين ، كانت هذه التقنية مثالية ، على الرغم من أنه لا يزال أمامنا طريق طويل ، حيث أن الجلد المطلي حاليًا غير قادر على تطوير جريب الشعيرات أو غدد العرق.

كان آخر تطبيق للخلايا الجذعية التي تمت الموافقة عليها في أوروبا هو Holoclar ، وهو علاج لإصلاح الأضرار التي لحقت بالقرنية ، سواء كانت جروحًا أو حروقًا.

يتكون الإجراء من إزالة جزء صغير من الخلايا الحشرية في حالة جيدة ، ومسؤول عن إصلاح القرنية ، وزراعتها في المختبر حتى تشكل قرنية رقيقة يمكن زراعتها في عين المريض.

يجري بحث تطبيقات أخرى محتملة للخلايا الجذعية في التجارب السريرية. التطبيقات الرئيسية التي هي في البحث هي تجديد الأنسجة والأعضاء ، وعلاج أمراض القلب والأوعية الدموية وعلاج أمراض الدماغ.

إن استخدام الخلايا الجذعية لتجديد الأنسجة والأعضاء ربما يكون أكثر تطبيقاتها دراسة. إذا تم إنشاء أعضاء أو أنسجة من الخلايا الجذعية ، فيمكن زرعها للأشخاص الذين يحتاجون إليها ، في الواقع ، تم إنشاء أول كلية للخلايا الجذعية وكانت النتائج واعدة.

النتائج التي تم الحصول عليها في البحث عن استخدام الخلايا الجذعية في علاج أمراض القلب والأوعية الدموية هي أيضا مشجعة للغاية.

في عام 2013 ، أنشأت مجموعة من الباحثين من مستشفى ماساتشوستس العام (الولايات المتحدة) أوعية دموية لأجزاء من الخلايا الجذعية البشرية التي تم زرعها في الفئران وتعمل بشكل صحيح. يجري البحث حاليًا ويحاولون تطبيقه دون أي خطر على البشر.

تتم دراسة استخدام الخلايا الجذعية لعلاج أمراض الدماغ مثل الشلل الرعاش أو الزهايمر باستخدام الخلايا الجذعية الجنينية بسبب قدرتها على التمايز. تبدو النتائج واعدة ، على الرغم من أن الدراسات لا تزال في مرحلة مبكرة للغاية.

دراسة الخلايا الجذعية لا تتم فقط لعلاج الأمراض ، بل تتم دراستها أيضًا لمعرفة التطور الطبيعي للخلايا السليمة وفهمًا أفضل لبعض العمليات مثل انقسام الخلايا والتمايز.