تحقیق مقاله سلول های بنیادی

مقدمه

با بیش از نیم قرن تحقیق، امروزه مطالعه سلول های بنیادی یکی از هیجان انگیزترین و سریع الرشدترین مباحث زیست شناسی می باشد که کشفیات کلیدی در هر دو حوزه آزمایشگاهی و کلینیکی باعث گسترش استفاده از این سلول ها در حفظ حیات انسان ها گردیده است. جدیدترین روش های بیوتکنولوژیکی که باعث توسعه دانش زیست شناسی سلولی و علم پزشکی در دهه آینده خواهد شد، بررسی موشکافانه تکنیک های لازم برای جداسازی و کشت سلول های بنیادی، به ویژه سلول های بنیادی انسانی و کاربرد آنها در درمان بیماری ها می باشد. امروزه دانش ما در این زمینه به حدی پیشرفت کرده است که سلول های بنیادی انسانی دیگر عامل محدود کننده ای در تحقیقات زیست پزشکی نخواهد بود. درحال حاضر در کشور ما نیز تحقیقات گسترده ای در زمینه ابداع و توسعه این تکنولوژی ها در حال اجرا می باشد که بی شک در دهه های آینده علی رغم امکان بروز بحث های جنجال برانگیز منجر به جهشی در دانش زیست شناسی سلولی خواهد شد.

علم درمان با سلول های بنیادی نویدهایی برای ایجاد روش های درمانی بر پایه سلول برای بیماری های خطرناکی چون دیابت، بیماریهای قلبی و ... با فراهم نمودن سلول های سالم برای جایگزینی بافت ها و اندام های بیمار به همراه داشته است. کمبود منابع فارسی کافی و در عین حال روان در زمینه سلول های بنیادی، ما را بر آن داشت تا با گردآوری این مجموعه بتوانیم سهمی هر چند کوچک در راستای معرفی و گسترش این دانش رو به رشد داشته باشیم. این نوشتار نظری اجمالی بر وضعیت کنونی تحقیقات روی سلول های بنیادی و درمان با این سلول ها را خواهد داشت و می تواند منبعی مفید برای اساتید و دانشجویان مقاطع مختلف زیست شناسی و علوم پزشکی و کلیه افراد علاقمند به درک یافته های جدید علمی در این زمینه باشد.

سلول های بنیادی چیست؟

مفهوم سلول بنیادی

مبحث سلول های بنیادی یکی از جذاب ترین موضوعات زیست شناسی در دوره کنونی است. با وجود پیشرفت های بسیار گسترده صورت گرفته و نیز سرعت یافتن کشفیات جدید دراین زمینه،‌مانند تمامی حوزه های در حال پیشرفت سایر علوم، هر یافته جدید چندین سؤال علمی تازه را در پی خواهد داشت. شاید بسیاری تصور کنند که سلول های بنیادی، سلول هایی عجیب و غیر عادی هستند اما در حقیقت آنها بسیار ساده تر از سلول های دیگر میباشند.

سلول بنیادی سلولی است که توانایی تکثیر و بازسازی خود را برای دوره های نامحدود و اغلب در تمامی طول مدت زندگی موجود زنده حفظ می کند. این سلول ها تحت شرایط مناسب و سیگنال های خاص قادرند به بسیاری از انواع سلول های سازنده بدن موجود زنده تمایز یابند. آنها نه تنها همان سلول هایی هستند که در ساختمان رویان اولیه، منشأ تمامی سلول های بدن موجود زنده می گردند بلکه در بدن افراد بالغ نیز در برخی بافت ها بصورت پراکنده یافت شده اند و وظیفه نوسازی وترمیم بافت های بدن فرد بالغ را برعهده دارند. نمونه بسیار آشنای این روند، نوسازی مداوم سلول های خونی توسط سلول های بنیادی موجود در مغز استخوان، ترمیم لایه سطحی روده ها و لایه سطحی پوست می باشد. بنابراین بر خلاف تصور این سلول ها سلول هایی نیستند که بطور مصنوعی تولید شوند، بلکه آنها به صورت طبیعی وجود دارند و تنها باید جدا شده و کشت داده شوند. البته باید گفت مشکلات و پیچیدگی های عمده این تکنیک مربوط به جداسازی و کشت این سلول ها می باشد. به بیان دیگر خود این سلول ها کشف جدیدی نیستند بلکه تکنولوژی تکثیر و تمایز کنترل شده آنها است که بسیار جدید و بحث برانگیز می باشد. با تمام این اوصاف امروزه امکان برنامه ریزی مجدد برای تک تک سلول های بدنی فرد بالغ و تبدیل آنها به سلول های بنیادی در حال بررسی است.

کاربردها و اهمیت سلول های بنیادی

تحقیق روی سلول های بنیادی ما را به درک چگونگی تکوین یک موجود زنده از یک سلول منفرد قادر می سازد. همچنین این علم می تواند چگونگی جایگزین شدن سلول های آسیب دیده با سلول های سالم در بدن یک فرد بالغ را تشریح نماید. بخش دیگری از این دانش رو به رشد که شاید هیجان انگیزترین بخش آن نیز به شمار می رود امکان درمان بر پایه سلول را که اغلب به عنوان پزشکی نوسازی یا ترمیمی خوانده می شود بررسی می‌کند.

قبل از هر چیز شاید ضروری باشد اهمیت وجود این سلول ها برای آغاز و ادامه حیات موجود زنده مورد یادآوری قرار گیرد. در رویان 5-3 روزه که بلاستوسیت نام دارد، سلول های بنیادی مسئول ایجاد سلول های ویژه ای از بافت های در حال تکوین هستند که قلب، شش ها، پوست و انواع دیگر سلول های بدن را تشکیل می دهند. در بدن فرد بالغ نیز در برخی بافت ها مانند مغز استخوان، ماهیچه ها و مغز، سلول های بنیادی بصورت پراکنده حضور دارند و مسئول جایگزینی سلول های جدید به جای سلول هایی هستند که از طریق فرسایش عادی یا آسیب های ناشی از جراحات یا بیماری ها از بین می روند.

کاربردهای تحقیقاتی

علاوه بر نقش حیاتی این سلول ها در شکل گیری و ادامه حیات موجودات زنده، آنها منشأ تحول عظیمی در پیشرفت علوم سلولی، پزشکی بالینی، جنین شناسی و مطالعه تکوین در دهه اخیر بوده اند زیرا سلول های بنیادی انسانی یا حیوانی استفاده های بسیاری در تحقیقات کلینیکی و علوم پایه دارند. مطالعه سلول های رویانی انسانی ممکناست اطلاعاتی را درباره رخدادهای پیچیده ای که در طی تکوین انسان اتفاق می افتد ارائه نماید. اولین هدف از انجام این مطالعات درک چگونگی فرایند تمایزمی باشد. امروزه دانشمندان می دانند که روش و خاموش شدن ژن ها در فرآیند نقش بسیار مهمی دارد و معمولاً بسیاری از بیماری های خطرناک مانند سرطان و نقایص مادرزادی در نتیجه تمایز و رشد غیر عادی سلول ها روی می دهند.

درک بهتر چگونگی کنترل مولکولی و ژنتیکی این فرآیندها ممکن است درباره نحوه بروز این بیماری ها اطلاعات بسیاری را در اختیار ما قرار دهد و در نتیجه راههای جدیدی را برای درمان آنها ارائه نماید. مشکلعمده موجود در این زمینه و کاربردهای دیگر سلول های بنیادی این است که دانشمندان سیگنال های روشن و خاموش کننده ژن ها و نحوه اثر آن بر تمایز سلول های بنیادی را بطور کامل درک نکرده اند.

علاوه بر کاربردهای یاد شده، سلول های بنیادی انسانی می توانند برای آزمایش داروهای جدید مورد استفاده قرار گیرند. به این ترتیب که داروهای جدید را برای اطمینان میتوان روی سلول های تمایز یافته حاصل از رده های سلولی چند توانی انسانی آزمایش کرد. در حال حاضر انواع دیگر رده های سلولی برای این منظور استفاده می شوند. برای نمونه می توان به رده های سلولی سرطانی اشاره نمود که برای امتحان داروهای ضد تومور بالقوه مورد استفاده قرار می گیرند. اما باید توجه داشت دسترسی آسانتر به سلول های بنیادی چند توان امکان تست داروها را در محدوده وسیع تری از انواع سلول ها خواهد داد. به هر حال جهت آزمون و انتخاب داروها بصورت کارآمد، باید شرایط برای داروهای مختلف یکسان باشد. برای این منظور دانشمندان قادر باشند تمایز سلول های بنیادی را به انواع سلول های خاص مورد نظر جهت آزمایش داروهای مورد بررسی بصورت دقیق کنترل نمایند. دانش کنونی ما در مورد سیگنال های کنترل کننده تمایز آنقدر نیست که بتواند شرایط را به طور کاملاً دقیق به صورتی که هر بار سلول های تمایز یافته یکسانی جهت تست هر دارو ایجاد شوند تقلید نماید.

کاربردهای درمانی

شاید مهم ترین کاربرد بالقوه سلول های بنیادی انسانی تولید سلول ها و بافتهایی است که می تواند جهت درمان بر پایه سلول مورد استفاده قرار گیرد. امروزه اغلب از بافتها و ارگان های اهدایی به منظور جایگزینی بافت های تخریب شده استفاده می شود اما نیاز به بافت ها و ارگانهای پیوندی بسیار بیشتر از مقداری است که اهدای آنها جوابگوی آن باشد. علم درمان با سلولهای بنیادی یکی از جدیدترنی و جنجال برانگیزترین مباحث علمی در دهه اخیر بوده است. علت اهمیت این مباحث این استک که علم درمان با سلول های بنیادی چشم اندازهای روشنی به سوی درمان بیماریهایی که در گذشته لاعلاج به نظر می رسیدند ارائه نموده است. بیماران مبتلا به بیماریهای مخربی چون آلزایمر، پارکینسون، اختلالات قلبی عروقی و دیابت وابسته به انسولین می توانند امیدوار باشند تحقیقات بسیار سریع پژوهشگران این علم به زودی درمان های قطعی برای دردهای بی درمان آنها فراهم نماید.

سلول های بنیادی که وادار به تمایز به انواع خاص سلول ها می شوند، امکان فراهم نمودن یک منبع قابل تجدید از سلول ها و بافتهای جایگزین را برای استفاده در درمان بیماریهایی مانند پارکینسون، آلزایمر، ضایعات نخاعی،‌اختلالات قلبی عروقی، دیابت وابسته به انسولین، استئوآرتریت و آرتریت روماتوئید را فراهم می آورد. برای نمونه با استفاده از این تکنیک امکان تولید سلول های ماهیچه ای قلب سالم در آزمایشگاه و سپس انتقال آنها به فرد بیمار وجود دارد. تحقیقات اولیه روی موش و دیگر حیوانات نشان داد که سلول های مغز استخوان انتقال یافته به درون قلب آسیب دیده می تواند سلول های ماهیچه قلب را ایجاد کرده و قلب آسیب دیده را دوباره احیاء نماید. پژوهش های دیگری نیز اخیراً در سیستم های کشت سلولی انجام شده اند که نشان می دهند امکان هدایت مستقیم تمایز سلول های بنیادی رویانی و یا سلولهای بنیادی مغز استخوان به سلول های ماهیچه قلبی وجود دارد.