معلومة

متوسط ​​كمية الخلايا الجذعية الطبيعية في عضو معين

متوسط ​​كمية الخلايا الجذعية الطبيعية في عضو معين


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.

أحاول أن أجد تقديرًا لكمية الخلايا الجذعية الطبيعية في أحد الأعضاء ، لأنني أحتاجها كشروط أولية لنموذج لتقدير مخاطر الإصابة بالسرطان الثانوي بعد العلاج الإشعاعي. أعلم أن هناك أنواعًا مختلفة من الخلايا الجذعية ، لكنني مهتم بأي خلايا جذعية لديها القدرة على أن تصبح خبيثة. لقد كنت أتصفح الويب وجربت معظم الكلمات الرئيسية التي يمكنني التفكير فيها للعثور على ورقة تقدر هذا المبلغ ، لكنني لم أتمكن من ذلك.

هل عثر أي شخص هنا على أدبيات تقدم تقديراً للخلايا الجذعية الطبيعية في أحد الأعضاء؟


خلايا جذعية

في الكائنات متعددة الخلايا ، الخلايا الجذعية هي خلايا غير متمايزة أو متمايزة جزئيًا يمكنها التمايز إلى أنواع مختلفة من الخلايا والتكاثر إلى أجل غير مسمى لإنتاج المزيد من نفس الخلية الجذعية. هم أقدم نوع من الخلايا في سلالة الخلية. [1] توجد في كل من الكائنات الجنينية والكائنات البالغة ، ولكن لها خصائص مختلفة قليلاً في كل منهما. عادة ما يتم تمييزها عن الخلايا السلفية ، التي لا يمكن أن تنقسم إلى أجل غير مسمى ، والخلايا الأولية أو الخلايا المتفجرة ، والتي عادة ما تلتزم بالتمييز في نوع خلية واحد.

في الثدييات ، ما يقرب من 50-150 خلية تشكل كتلة الخلية الداخلية خلال مرحلة الكيسة الأريمية من التطور الجنيني ، حوالي أيام 5-14. هذه لديها قدرة الخلايا الجذعية. في الجسم الحي، فإنها تتمايز في النهاية إلى جميع أنواع خلايا الجسم (مما يجعلها متعددة القدرات). تبدأ هذه العملية بالتمايز إلى طبقات الجرثومية الثلاث - الأديم الظاهر والأديم المتوسط ​​والأديم الباطن - في مرحلة تكوين المعدة. ومع ذلك ، عندما يتم عزلهم وثقافتهم في المختبر، يمكن الاحتفاظ بها في مرحلة الخلايا الجذعية وتعرف باسم الخلايا الجذعية الجنينية (ESCs).

تم العثور على الخلايا الجذعية البالغة في عدد قليل من المواقع المختارة في الجسم ، والمعروفة باسم المنافذ ، مثل تلك الموجودة في نخاع العظام أو الغدد التناسلية. توجد لتجديد أنواع الخلايا المفقودة بسرعة وهي متعددة القدرات أو أحادية القدرة ، مما يعني أنها تتمايز فقط إلى أنواع قليلة من الخلايا أو نوع خلية واحد. في الثدييات ، تشمل ، من بين أمور أخرى ، الخلايا الجذعية المكونة للدم ، التي تجدد الدم والخلايا المناعية ، والخلايا القاعدية ، التي تحافظ على ظهارة الجلد ، والخلايا الجذعية اللحمية المتوسطة ، التي تحافظ على خلايا العظام والغضاريف والعضلات والدهون. الخلايا الجذعية البالغة هي أقلية صغيرة من الخلايا التي يفوقها عدد الخلايا السلفية والخلايا المتمايزة نهائياً التي تتمايز فيها. [1]

نشأ البحث في الخلايا الجذعية من النتائج التي توصل إليها علماء الأحياء الكنديون إرنست ماكولوتش وجيمس تيل وأندرو جي بيكر في جامعة تورنتو في الستينيات. [2] [3] اعتبارًا من عام 2016 [تحديث] ، العلاج الطبي الوحيد الذي يستخدم الخلايا الجذعية هو زرع الخلايا الجذعية المكونة للدم ، [4] الذي تم إجراؤه لأول مرة في عام 1958 من قبل عالم الأورام الفرنسي جورج ماثي. منذ عام 1998 ، أصبح من الممكن استنبات الخلايا الجذعية الجنينية البشرية وتمييزها (في سلالات الخلايا الجذعية). كانت عملية عزل هذه الخلايا مثيرة للجدل ، لأنها تؤدي عادةً إلى تدمير الجنين. تم تقييد مصادر عزل ESCs في بعض الدول الأوروبية وكندا ، لكن البعض الآخر مثل المملكة المتحدة والصين شجع البحث. [5] نقل نواة الخلية الجسدية هو طريقة استنساخ يمكن استخدامها لإنشاء جنين مستنسخ لاستخدام الخلايا الجذعية الجنينية في العلاج بالخلايا الجذعية. [6] في عام 2006 ، اكتشف فريق ياباني بقيادة شينيا ياماناكا طريقة لتحويل خلايا الجسم الناضجة مرة أخرى إلى خلايا جذعية. كانت تسمى هذه الخلايا الجذعية المستحثة (iPSCs). [7]


الخلايا الجذعية للرئة في الصحة والإصلاح والمرض

تعد أمراض الرئة مثل مرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD) والسرطان والتليف الرئوي والالتهاب الرئوي من بين أكثر أمراض الرئة شيوعًا في أوروبا. يمكن أن تسبب هذه الأمراض أمراضًا شديدة وطويلة الأمد وتؤدي في النهاية إلى الوفاة ، مما يعني فترات مكوث طويلة في المستشفى ومعاناة وتكاليف باهظة. تساعد الأبحاث على الخلايا الجذعية للرئة في فهم بداية هذه الأمراض وتساعد على تطوير علاجات بهدف تقليل المعاناة والتكاليف.

ما الذي نعرفه؟ & # x25BC

تحدث العديد من أمراض الرئة المزمنة ، مثل مرض الانسداد الرئوي المزمن والتليف ، بسبب التغيرات في الخلايا التي تتكون منها الرئة. مجموعات الخلايا المهمة في الرئة هي مجموعات الخلايا الجذعية. في الأشخاص الأصحاء ، تكون وظيفة الخلايا الجذعية للرئة هي الحفاظ على بنية الرئة الطبيعية. عندما تتلقى إشارات محددة ، تعمل الخلايا الجذعية عن طريق الانقسام لتحل محل خلايا الرئة القديمة أو التالفة الأكثر تخصصًا. في أمراض الرئة المزمنة ، يمكن أن تسوء هذه العملية مما يؤدي إلى صعوبات في التنفس على المدى الطويل والموت في النهاية.

الالتهاب الرئوي هو مرض رئوي آخر ذو معدل وفيات مرتفع للغاية ، خاصة بين كبار السن. عادة ما يحدث الالتهاب الرئوي بسبب عدوى الرئة ويمكن أن يكون بسبب الأنفلونزا أو COVID-19. يتم علاج الالتهاب الرئوي الحاد عن طريق التهوية الميكانيكية التي يمكن أن تسبب في حد ذاتها تلفًا في الرئة. يجب أن تكون الرئتان قادرتين على إصلاح الضرر الناجم عن التهوية عن طريق تنشيط خلاياها الجذعية لتكوين أنسجة رئوية صحية جديدة. ومع ذلك ، عندما يكون الضرر شديدًا جدًا ، لا يمكن أن تحدث عملية الإصلاح بشكل طبيعي ويمكن أن يحدث التليف (عندما يتم استبدال الخلايا السليمة بنسيج ندبي).

إن الفهم الأفضل للكيفية التي يمكن بها للخلايا الجذعية في الرئة أن تساعد في إصلاح الضرر ، وكيف يتغير سلوك الخلايا الجذعية في أمراض الرئة المزمنة والالتهابات الشديدة ، أمر بالغ الأهمية لإيجاد علاجات جديدة.

ما الذي يبحث عنه الباحثون؟ & # x25BC

يتم إجراء معظم الأبحاث التي تركز على الخلايا الجذعية للرئة في الفئران أو الأنسجة البشرية. يمكننا عزل الخلايا الجذعية للرئة من الأنسجة البشرية المتبرع بها وتنميتها في "مزارع عضوية" تشبه الأعضاء المصغرة. تسمح هذه الطريقة للباحثين بتغيير التعليمات التي تتلقاها الخلايا الجذعية ومراقبة ما يحدث. يمكن للباحثين ، على سبيل المثال ، مقارنة الخلايا الجذعية السليمة بالخلايا الجذعية من المرضى. يمكن أيضًا استخدام الثقافات العضوية كنموذج لفحص الأدوية ، بل ويمكن استخدامها أيضًا كأساس لطب المريض الدقيق. بهذه الطريقة يمكن استخدام الخلايا الجذعية يومًا ما لعلاج أمراض الرئة.

في نوع مختلف من الأبحاث ، يمكن استخدام الأدوات الجينية الحديثة من أجل "تصحيح" الجينات غير الصحية المسببة للأمراض. وخير مثال على ذلك هو تصحيح الإصدارات غير الصحية من جين CFTR في التليف الكيسي. حتى الآن ، لم يتم إجراء هذه التصحيحات الجينية إلا على الخلايا التي تنمو في المختبر ، لكن العلماء يعملون بنشاط على إيجاد طرق لإجراء نفس التغييرات في رئتي المريض.

ما هي التحديات؟ & # x25BC

يمكن للباحثين استخدام الخلايا الجذعية البشرية في الثقافات العضوية ، ولكن التحدي الكبير هو أن هذا مجرد نموذج وأن الثقافات تلخص فقط بعض جوانب بيولوجيا الرئة البشرية.

تم إجراء الكثير من أبحاث الخلايا الجذعية للرئة التي تم إجراؤها حتى الآن على الفئران. كشفت الدراسات الحديثة في التنميط الخلوي لكل من الفئران والعينات البشرية عن العديد من أنواع الخلايا الجديدة الموجودة في الرئتين. وظيفة كل هذه الأنواع المختلفة من الخلايا غير معروفة حتى الآن واستخدام الفئران طريقة ممتازة للباحثين لدراسة وظائف هذه الأنواع الجديدة من الخلايا في الرئة السليمة. تم بناء رئتي الفأر والبشر بطريقة متشابهة جدًا ، ومع ذلك ، فقد أصبح من الواضح أيضًا وجود اختلافات كبيرة في مجموعات الخلايا بين رئتي الفأر ورئتي الإنسان. الفرق الآخر بين الفأر والإنسان هو كيفية حدوث الشيخوخة. هذا مهم لأن العديد من أمراض الرئة الحادة تؤثر في الغالب على كبار السن.

للعمل جنبًا إلى جنب مع التجارب على الخلايا البشرية في طبق ، يحاول الباحثون بشكل متزايد العثور على نماذج حيوانية إضافية تشبه البشر إلى حد كبير. نموذج بين الفأر والبشر يمكن استخدامه هو الخنزير. يشبه علم وظائف الأعضاء وتشريح الخنازير رئة الإنسان وجسمه بشكل أفضل من الفئران.

رئتنا تعمل بجد. في متوسط ​​العمر ، تأخذ الرئتان البشرية 20-40 مليون نفس وتتدفق الهواء يوميًا بين 7000 و 10000 لتر. تتكون رئتا الثدييات من منطقتين متميزتين:

1. أنابيب مجرى الهواء الموصلة ، بما في ذلك القصبة الهوائية والشعب الهوائية والقصبات الهوائية.

2. مناطق تبادل الغازات ، أو الفراغات السنخية.

اكتشف العلماء أن كل منطقة تحتوي على أنواع فريدة من الخلايا الجذعية. في الرئتين الطبيعية ، توجد العديد من الخلايا الجذعية في جميع أنحاء كل منطقة. تنقسم هذه الخلايا لتحل محل خلايا الرئة القديمة أو التالفة ، مما يحافظ على صحة الرئة. تشمل الخلايا الجذعية الخلايا القاعدية للقصبة الهوائية ، وخلايا إفراز القصبات الهوائية (المعروفة باسم خلايا النادي) ، والخلايا السنخية من النوع 2. يُعتقد أن تقسيم هذه الخلايا الجذعية كافٍ لتجديد بنية الرئة طوال حياة البالغين الطبيعية.

يمكن تقسيم الرئة تقريبًا إلى مجاري هوائية كبيرة وحويصلات هوائية. يتم ترشيح الهواء الذي نتنفسه في الممرات الهوائية الكبيرة ويتم نقل الأكسجين الذي نتنفسه إلى مجرى الدم في الحويصلات الهوائية. في الرئة السليمة ، تصنع الأنواع المختلفة من الخلايا الجذعية خلايا رئوية جديدة ببطء للحفاظ على بنية الرئة الطبيعية. يمكن للخلايا الجذعية للرئة أيضًا إصلاح تلف الرئة عن طريق صنع خلايا جديدة بسرعة أكبر.

في أمراض الرئة ، يتم تغيير هذه العمليات وبالتالي يتم إنتاج عدد أقل من الخلايا الوظيفية بعد التلف. وهذا يعني أن قدرة الرئة على إمداد جسم المريض بالأكسجين تتناقص بمرور الوقت مسببة المرض وفي النهاية الموت.

على سبيل المثال ، تظهر على رئتي المرضى الذين يعانون من أمراض الرئة المزمنة مثل مرض الانسداد الرئوي المزمن تغيرات في الشعب الهوائية وفي الحويصلات الهوائية ، خاصة بعد التعرض لدخان السجائر. تظهر المسالك الهوائية الكبيرة لمرضى الانسداد الرئوي المزمن تضخم الخلايا القاعدية (عدد متزايد من الخلايا القاعدية) ، وفقدان الخلايا الهدبية وعدد متزايد من الخلايا الكأسية التي تفرز المخاط. يوجد في الحويصلات الهوائية في الرئتين عدد أقل من الخلايا السنخية من النوع الأول. في الرئتين السليمة ، يمكن للخلايا السنخية من النوع الثاني أن تصنع خلايا من النوع الأول ، وعلى الرغم من أن هذه العملية لا تزال تحدث في الرئتين ، إلا أنها لم تعد فعالة. البيئة المحيطة بالخلايا الجذعية تتغير أيضًا في المرض. هناك المزيد من الخلايا الضامة النشطة والأرومات الليفية الموجودة في الحويصلات الهوائية في رئتي مرض الانسداد الرئوي المزمن ويمكن أن توفر هذه الخلايا المحيطة إشارات تغير سلوك الخلايا الجذعية.

في الرئة المريضة ، تغيرت الخلايا الجذعية والخلايا المحيطة بها. لا يمكن الحفاظ على بنية الرئة الطبيعية والوظائف الرئيسية لترشيح الهواء الذي نتنفسه وتبادل الغازات بشكل جيد. أسباب هذه التغييرات غير معروفة تمامًا ، ولكن يمكن أن تشمل التدخين وتلوث الهواء والالتهابات الشديدة والعوامل الوراثية.

تساهم بعض الخلايا الجذعية في النمو الأولي للرئة بينما تساعد خلايا أخرى في إصلاح وتجديد الرئة طوال الحياة. يمكن أن تساهم مشاكل الخلايا الجذعية في الإصابة بأمراض الرئة. في رئتي الفأر ، تم اكتشاف خلايا جذعية نادرة موجودة في أنابيب مجرى الهواء الموصلة. استجابة للإصابة الشديدة (مثل عدوى الأنفلونزا) ، يمكن لهذه الخلايا الجذعية النادرة أن تنقسم وتنتج خلايا جديدة تساهم في كل من مجرى الهواء ومناطق تبادل الغازات. نمت هذه الخلايا أيضًا في المختبر واستخدمت كعلاج لرئتي الفئران المصابة. ومع ذلك ، لم يتضح بعد ما إذا كانت هذه الخلايا الجذعية النادرة مهمة في رئة الإنسان.

إن الفهم الأفضل لبيولوجيا الخلايا الجذعية للرئة سيحسن معرفتنا بكيفية عمل الرئة. يمكننا القيام بذلك عن طريق زراعة الخلايا الجذعية للرئة في طبق حيث تحافظ على هوية الخلايا الجذعية الخاصة بها. من خلال إضافة إشارات سلوكية مختلفة موجودة في الرئتين السليمة والمريضة إلى الطبق ، يمكننا التأثير على نمو الخلايا الجذعية ومحاكاة جوانب معينة من المرض. عندما يتم تحديد إشارات معينة يمكن أن تغير سلوك الخلايا الجذعية في طبق في المختبر ، فيمكن عندئذ اختبارها في نماذج حيوانية للمرض. وبهذه الطريقة ، يمكن أن يساعد الفهم المحسن لكيفية نمو الخلايا الجذعية والاستجابة للضرر في تطوير طرق إضافية للتعامل مع الخلايا الجذعية في الجسم وإيجاد علاج أفضل للأمراض.

يركز البحث الحالي بشكل أساسي على كيف يمكننا أن ننمي الخلايا الجذعية المختلفة للرئة إلى أجل غير مسمى. يحدث هذا غالبًا في الثقافات العضوية (الأعضاء المصغرة) التي تكون جيدة بشكل خاص لنمو الخلايا في المختبر التي تتصرف مثل الخلايا في الجسم. تُستخدم هذه الثقافات في نمذجة المرض وفحص الأدوية لمحاولة تحديد علاجات جديدة للمرض.

تم تطوير القدرة على نمو الخلايا - وخاصة الخلايا البشرية المتبرع بها - كأعضاء صغيرة (عضيات) في المختبر للأمعاء منذ حوالي 10 سنوات. سرعان ما أصبحت هذه الطريقة واحدة من أهم أدوات البحث لعلماء بيولوجيا الخلايا الجذعية للرئة. يمكن زراعة الخلايا الجذعية من مجرى الهواء البشري الكبير والحويصلات الهوائية وحتى الرئتين النامية على شكل عضيات. تُستخدم هذه الثقافات لفهم كيفية التحكم في الخلايا الجذعية للرئة البشرية.

لا تزال التجارب على الحيوانات ضرورية لاختبار عقاقير جديدة في سياق الرئة بأكملها والجسم كله.

تُستخدم مواد المريض المُتبرع بها في مزارع الأورجانويد للتعرف بشكل أكبر على الاختلافات بين الرئتين السليمة والمريضة استجابةً لبعض إشارات سلوك الخلايا الجذعية وكيف يمكننا معالجة ذلك. تحاول العديد من المعامل حول العالم تحسين طرق زراعة سرطانات الرئة كأشباه عضويات. سيسمح هذا بإجراء تجارب مماثلة - التلاعب بإشارات سلوك الخلايا الجذعية أو فحص الأدوية - على سرطانات الرئة.

يتم تطوير طرق جديدة "لتصحيح الجينات" (إصلاح الجينات التالفة) في الخلايا البشرية. تعمل هذه الأساليب بشكل جيد في المختبر ويمكن أن تؤدي يومًا ما إلى نوع جديد من الطب الشخصي الذي قد يعالج الأشخاص الذين تسبب جيناتهم في الإصابة بأمراض رئوية معينة. يتم حاليًا إجراء قدر كبير من الأبحاث حول كيفية تغيير الحمض النووي للمريض بأمان ، أو كيفية إعطاء المرضى بأمان خلايا جذعية رئوية جديدة مع تغيير الحمض النووي.

مع تحسين العلماء لمعرفتهم حول الخلايا الجذعية للرئة البشرية واستخدام أساليب بحثية جديدة ومبتكرة ، سيصبح المسار إلى التطبيقات السريرية والعلاجات الجديدة أقصر.

ظهر تحسن كبير في تصحيح الجينات في الخلايا الجذعية لمريض التليف الكيسي. نظرًا للقدرة على تغيير الجينات بدقة شديدة ، ستكون هذه التقنية ذات أهمية كبيرة في المستقبل لعلاج الأمراض التي يسببها الحمض النووي للفرد.


متوسط ​​كمية الخلايا الجذعية الطبيعية في عضو معين - علم الأحياء

& # 65279 ما هي الخلايا الجذعية؟

  • الخلايا الجذعية هي خلايا غير متخصصة لم تقرر بعد & # 8220 & # 8221 نوع الخلايا البالغة.
  • يمكنهم التجديد الذاتي وإنشاء خليتين جذعيتين جديدتين
  • يمكنهم التفريق لتكوين أنواع متعددة من الخلايا
  • تتضخم في النهاية عن طريق زيادة عدد الخلايا الناضجة المتمايزة

هناك عدة أنواع مختلفة من الخلايا الجذعية التي يتم إنتاجها والحفاظ عليها في نظامنا طوال الحياة. & # 160 اعتمادًا على الظروف ومراحل دورة الحياة ، تتمتع هذه الخلايا بخصائص ووظائف مختلفة. & # 160 هناك أيضًا خلايا جذعية تم إنشاؤها في المختبر الذي يمكن أن يساعدنا في معرفة المزيد حول كيفية تمايز الخلايا الجذعية وعملها. & # 160 بعض الأشياء الأساسية التي يجب تذكرها حول الخلايا الجذعية قبل الخوض في مزيد من التفاصيل:

  1. الخلايا الجذعية ليست جديدة على العلم
  2. التعريف بسيط نسبيًا (انظر أعلاه)
  3. الخلايا الجذعية ليست كلها متشابهة. & # 160 هناك أنواع مختلفة من الخلايا الجذعية:
    1. الخلايا الجذعية البالغة (ASC)
    2. الخلايا الجذعية الجنينية (ESC)
    3. الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPS)

    الخلايا الجذعية هي الخلايا الأساسية لكل عضو وأنسجة في أجسامنا. جاءت الخلايا المتخصصة للغاية التي تتكون منها هذه الأنسجة في الأصل من مجموعة أولية من الخلايا الجذعية تشكلت بعد فترة وجيزة من الإخصاب. طوال حياتنا ، نواصل الاعتماد على الخلايا الجذعية لتحل محل الأنسجة والخلايا المصابة التي تفقد كل يوم ، مثل تلك الموجودة في بشرتنا وشعرنا ودمنا وبطانة أمعائنا.

    تاريخ الخلايا الجذعية

    حتى وقت قريب ، عمل العلماء بشكل أساسي مع نوعين من الخلايا الجذعية من الحيوانات والبشر: الخلايا الجذعية الجنينية والخلايا الجذعية "الجسدية" أو "البالغة" غير الجنينية. & # 160 اكتشف العلماء طرقًا لاشتقاق الخلايا الجذعية الجنينية من أجنة الفئران المبكرة تقريبًا. قبل 30 عامًا ، في عام 1981. أدت الدراسة التفصيلية لبيولوجيا الخلايا الجذعية للفئران إلى اكتشاف طريقة في عام 1998 لاشتقاق الخلايا الجذعية من الأجنة البشرية وإنماء الخلايا في المختبر. تسمى هذه الخلايا بالخلايا الجذعية الجنينية البشرية. تم إنشاء الأجنة المستخدمة في هذه الدراسات لأغراض الإنجاب من خلال إجراءات التخصيب في المختبر. عندما لم تعد هناك حاجة إليها لهذا الغرض ، تم التبرع بها للبحث بموافقة مستنيرة من المتبرع. في عام 2006 ، حقق الباحثون تقدمًا آخر من خلال تحديد الظروف التي من شأنها أن تسمح لبعض الخلايا البالغة المتخصصة بـ "إعادة البرمجة" وراثيًا لتحمل حالة تشبه الخلايا الجذعية. يُعرف هذا النوع الجديد من الخلايا الجذعية الآن باسم الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPSCs).

    & # 65279 أنواع الخلايا الجذعية

    الخلايا الجذعية البالغة (ASCs):

    الخلايا الجذعية السرطانية هي خلايا غير متمايزة وجدت تعيش داخل أنسجة متمايزة محددة في أجسامنا يمكنها تجديد نفسها أو توليد خلايا جديدة يمكنها تجديد الأنسجة الميتة أو التالفة. & # 160 قد ترى أيضًا مصطلح & # 8220somatic الخلايا الجذعية & # 8221 المستخدم للإشارة إلى البالغين الخلايا الجذعية. & # 160 يشير المصطلح & # 8220somatic & # 8221 إلى الخلايا غير الإنجابية في الجسم (البويضات أو الحيوانات المنوية). & # 160 ASCs نادرًا في الأنسجة الأصلية مما يجعل من الصعب دراستها واستخراجها لأغراض البحث. .

    المقيمين في معظم أنسجة جسم الإنسان ، تولد المجموعات المنفصلة من ASCs خلايا لتحل محل تلك التي فقدت من خلال الإصلاح الطبيعي أو المرض أو الإصابة. توجد الخلايا الجذعية السرطانية طوال فترة حياتها في الأنسجة مثل الحبل السري والمشيمة ونخاع العظام والعضلات والدماغ والأنسجة الدهنية والجلد والأمعاء وما إلى ذلك. & # 160 & # 160 تم استخراج أول ASCs واستخدامها لإنتاج الدم في عام 1948. & # 160 تم توسيع هذا الإجراء في عام 1968 عندما تم استخدام أول خلايا نخاع عظم للبالغين في العلاجات السريرية لأمراض الدم. & # 160

    إن الدراسات التي تثبت خصوصية تطوير الخلايا الجذعية السرطانية مثيرة للجدل ، حيث يُظهر بعضها أن الخلايا الجذعية السرطانية يمكن أن تولد فقط أنواع الخلايا من الأنسجة المقيمة ، بينما أظهر البعض الآخر أن الخلايا الجذعية السرطانية قد تكون قادرة على إنتاج أنواع أخرى من الأنسجة غير تلك التي يقيمون فيها. & # 160 مزيد من الدراسات ضرورية لتأكيد النزاع.

    أنواع الخلايا الجذعية البالغة

    • الخلايا الجذعية المكونة للدم (خلايا الدم الجذعية)
    • الخلايا الجذعية الوسيطة
    • الخلايا الجذعية العصبية
    • الخلايا الجذعية الظهارية
    • الخلايا الجذعية الجلدية

    الخلايا الجذعية الجنينية (ESCs):

    خلال أيام 3-5 بعد الإخصاب وقبل الزرع ، يحتوي الجنين (في هذه المرحلة ، تسمى الكيسة الأريمية) ، على كتلة خلوية داخلية قادرة على إنتاج جميع الأنسجة المتخصصة التي يتكون منها جسم الإنسان. & # 160 ESCs هي مشتق من كتلة الخلايا الداخلية للجنين المخصب في المختبر والتبرع بها لأغراض البحث بعد الموافقة المستنيرة. & # 160 ESCs غير مشتقة من البويضات المخصبة في جسم المرأة & # 8217s. & # 160

    هذه الخلايا الجذعية متعددة القدرات لديها القدرة على أن تصبح أي نوع من الخلايا تقريبًا ولا توجد إلا خلال المراحل الأولى من التطور. & # 160 يأمل العلماء في فهم كيفية تمايز هذه الخلايا أثناء التطور. & # 160 عندما نبدأ في فهم هذه العمليات التنموية ، فإننا قد تكون قادرة على تطبيقها على الخلايا الجذعية المزروعة في المختبر والتي من المحتمل أن تعيد نمو الخلايا مثل الأعصاب والجلد والأمعاء والكبد وما إلى ذلك من أجل الزرع. & # 160

    الخلايا الجذعية المستحثة (iPSCs)

    الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات هي خلايا جذعية يتم إنشاؤها في المختبر ، وهي وسيط سعيد بين الخلايا الجذعية البالغة والخلايا الجذعية الجنينية. & # 160 iPSCs يتم إنشاؤها من خلال إدخال الجينات الجنينية في خلية جسدية (خلية جلدية على سبيل المثال) تسبب في إعادتها إلى & # 8220 خلية جذعية مثل & # 8221 حالة. & # 160 هذه الخلايا ، مثل الخلايا الجذعية السرطانية تعتبر متعددة القدرات تم اكتشافها في عام 2007 ، هذه الطريقة لإعادة البرمجة الجينية لإنشاء خلايا تشبه الجنين ، هي جديدة وتحتاج إلى سنوات عديدة أخرى من البحث قبل الاستخدام في العلاجات السريرية. & # 160 & # 160

    & # 65279 لماذا تعتبر الخلايا الجذعية مهمة؟

    الخلايا الجذعية مهمة للكائنات الحية لأسباب عديدة. في الجنين الذي يبلغ عمره من 3 إلى 5 أيام ، والذي يُطلق عليه اسم 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 التجمعات المنفصلة من الخلايا الجذعية البالغة بدائل للخلايا التي تُفقد بسبب التآكل الطبيعي أو الإصابة أو المرض.

    نظرًا لقدراتها الفريدة على التجدد ، توفر الخلايا الجذعية إمكانات جديدة لعلاج أمراض مثل 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 المرض ، والذي يشار إليه 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.

    & # 65279 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.

    لقد أظهر العلماء أيضًا أن هناك إمكانية في إعادة برمجة الخلايا الجذعية السرطانية لتسببها في تحويل التمايز (العودة 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 يواصل العلماء تعلم كيف تميز 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 المرضى. & # 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 لأن الخلايا الجسدية للمستقبل يمكن إعادة برمجتها إلى en & # 8220ESC like & # 8221 state. & # 160 ثم يمكن تطبيق آليات للتمييز بين هذه الخلايا لتوليد الخلايا المحتاجة. الأطباء لأن هذا يتجنب قضية 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.

    & # 65279 إيجابيات وسلبيات استخدام الخلايا الجذعية المختلفة

    • يمكن استخدام الخلايا الجسدية الوفيرة للمانحين
    • يمكن تجنب مشاكل التوافق النسيجي مع عمليات زرع المتبرعين / المتلقين
    • مفيد جدًا في تطوير الأدوية والدراسات التنموية
    • التمايز العابر وإعادة برمجة هذه الخلايا ممكن ولكن لم يتم دراسته جيدًا
    • يعتقد أنه أقل عرضة للرفض إذا تم استخدامه في عمليات الزرع
    • لقد تم إثبات النجاح بالفعل في العديد من التطبيقات السريرية & # 65279 & # 65279
    • يمكن أن تحافظ وتنمو لمدة عام أو أكثر في الثقافة
    • وضعت بروتوكولات الصيانة في الثقافة
    • الخلايا الجذعية الجنينية هي خلايا متعددة القدرات يمكنها توليد معظم أنواع الخلايا
    • من خلال دراسة المجالس الاقتصادية والاجتماعية ، يمكن معرفة المزيد عن عملية التطوير
    • يمكن استخدام الخلايا الجسدية الوفيرة للمانحين
    • يمكن تجنب مشاكل التوافق النسيجي مع عمليات زرع المتبرعين / المتلقين
    • مفيد جدًا في تطوير الأدوية والدراسات التنموية
    • المعلومات المستفادة من عملية & # 8220reprogramming & # 8221 قد تكون قابلة للتحويل لـ في الجسم الحي علاجات لإعادة برمجة الخلايا / الأنسجة التالفة أو المريضة & # 65279 & # 65279
    • لا تزال القيود المفروضة على قدرة ASC على التمييز غير مؤكدة حاليًا ويُعتقد أنها متعددة أو أحادية القوة.
    • لا يمكن زراعته لفترات طويلة في الثقافة
    • عادة ما يكون عدد قليل جدًا في كل نسيج مما يجعل من الصعب العثور عليها وتنقيتها
    • لا توجد حاليًا تقنية متاحة لتوليد كميات كبيرة من الخلايا الجذعية في المزرعة
    • عملية إنشاء خطوط ESC غير فعالة
    • غير متأكد ما إذا كان سيتم رفضها إذا تم استخدامها في عمليات الزرع.
    • العلاجات التي تستخدم طرق ESC جديدة إلى حد كبير وهناك حاجة إلى مزيد من البحث والاختبار
    • إذا تم استخدامها مباشرة من ESC الإعدادية غير المتمايزة للثقافة لزراعة الأنسجة ، فإنها يمكن أن تسبب أورامًا (ورم مسخي) أو تطور السرطان & # 65279 & # 65279 & # 160
    • طرق التكاثر والصيانة المضمونة ، حيث أن الأنسجة المتمايزة ليست مؤكدة.
    • تستخدم الفيروسات حاليًا لإدخال الجينات الجنينية وقد ثبت أنها تسبب السرطان في دراسات الفئران & # 65279 & # 65279 & # 160
    • & # 160 لم يتم إثارة مخاوف أخلاقية رئيسية & # 65279 & # 65279
    • لاكتساب كتلة الخلايا الداخلية يتم تدمير الجنين
    • خطر الموافقة على المتبرعات
    • & # 160iPS الخلايا لديها القدرة على أن تصبح أجنة إذا تعرضت للظروف المناسبة


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


    الخلايا الجذعية: حالة لاستخدام الأجنة البشرية في البحث العلمي

    تمتلك الخلايا الجذعية الجنينية إمكانات طبية هائلة. في حين أن كل من اكتسابها واستخدامها في البحث محفوف بالجدل ، فإن الحجج ضد استخدامها يتم دحضها من خلال إظهار أن الخلايا الجذعية الجنينية لا تعادل حياة الإنسان. ثم يُقال إن عدم استخدام الأجنة البشرية أمر غير أخلاقي. أخيرًا ، يتم تقديم بديل للخلايا الجذعية الجنينية.

    المقدمة

    تمتلك الخلايا الجذعية الجنينية القدرة على علاج كل مرض وحالة معروفة للبشرية تقريبًا. الخلايا الجذعية هي محولات الطبيعة. إنها خلايا صغيرة يمكن أن تتجدد إلى أجل غير مسمى ، في انتظار التحول إلى نوع من الخلايا المتخصصة مثل خلية دماغية أو خلية قلب أو خلية دم [1]. تتشكل معظم الخلايا الجذعية خلال المراحل الأولى من التطور البشري ، فور تكوين الجنين. هذه الخلايا ، المعروفة باسم الخلايا الجذعية الجنينية (ESCs) ، تتطور في النهاية إلى كل نوع من الخلايا في الجسم. مع نمو الجنين ، تحل الخلايا الجذعية البالغة (ASCs) محل هذه الخلايا الجذعية الجنينية القوية. يمكن أن تصبح الخلايا الجذعية السرطانية فقط عددًا من الخلايا المختلفة ضمن قوتها. هذا التطبيق المحدود يعني أن الخلايا الجذعية الوسيطة للبالغين لا يمكن أن تصبح خلية عصبية.

    من خلال تسخير القدرة الفريدة للخلايا الجذعية الجنينية على التحول إلى خلايا وظيفية ، يمكن للعلماء تطوير علاجات لعدد من الأمراض والإصابات ، وفقًا لمعهد كاليفورنيا للطب التجديدي ، وهو منظمة خاصة تمنح منحًا لأبحاث الخلايا الجذعية [1]. على سبيل المثال ، قام العلماء في كليفلاند كلينيك بتحويل الخلايا الجذعية السرطانية إلى خلايا عضلة القلب وحقنوها في المرضى الذين عانوا من النوبات القلبية. استمرت الخلايا في النمو وساعدت قلوب المرضى على التعافي [2].

    مع هذه الإمكانية الهائلة لعلاج الأمراض المدمرة ، بما في ذلك قصور القلب وإصابات الحبل الشوكي ومرض الزهايمر ، فإن الحكومات والمنظمات البحثية لديها واجب أخلاقي لدعم وتشجيع أبحاث الخلايا الجذعية الجنينية. وقع الرئيس باراك أوباما أمرًا تنفيذيًا في عام 2009 يخفف قيود التمويل الفيدرالي على أبحاث الخلايا الجذعية ، قائلاً: "سنهدف إلى أن تقود أمريكا العالم في الاكتشافات التي قد تسفر عنها يومًا ما." [3]. تبع المعهد الوطني للصحة وسبع حكومات ولايات ، بما في ذلك كاليفورنيا وماريلاند ونيويورك ، قيادة أوباما من خلال إنشاء برامج قدمت أكثر من 5 مليارات دولار في التمويل والحوافز الأخرى للعلماء والمؤسسات البحثية لأبحاث الخلايا الجذعية [4].

    علاج المعجزة

    يعتقد العلماء أن تسخير قدرة الخلايا الجذعية الجنينية سيفتح علاجًا لعدد لا يحصى من الأمراض. قال الدكتور ديتر إيجلي ، أستاذ بيولوجيا الخلايا التطورية بجامعة كولومبيا: "أنا متحمس للغاية بشأن الخلايا الجذعية الجنينية". ستؤدي إلى اكتشافات غير مسبوقة ستغير الحياة. ليس لدي أي شك في ذلك." [5]. النتائج حتى الآن ملهمة. في عام 2016 ، تعرض كريس بوسين ، طالب جامعي يبلغ من العمر 21 عامًا من بيكرسفيلد ، كاليفورنيا ، لإصابة شديدة في النخاع الشوكي في حادث سيارة أدى إلى إصابته بالشلل من الرقبة إلى أسفل. في تجربة سريرية أجراها الدكتور تشارلز ليو في كلية كيك للطب بجامعة جنوب كاليفورنيا ، تم حقن بوزين بـ 10 ملايين خلية جذعية جنينية تحولت إلى خلايا عصبية [6]. بعد ثلاثة أشهر من العلاج ، استعاد Boesen استخدام ذراعيه ويديه. يمكنه تنظيف أسنانه ، وتشغيل كرسي متحرك بمحرك ، والعيش بشكل أكثر استقلالية. قال: "كل ما أردته منذ البداية كان فرصة للقتال". جعلت قوة الخلايا الجذعية أمنيته ممكنة [6].

    قد تعالج علاجات الخلايا الجذعية الجنينية أيضًا مرض السكري من النوع الأول. مرض السكري من النوع الأول ، الذي يصيب 42 مليون شخص حول العالم ، هو اضطراب في المناعة الذاتية يؤدي إلى تدمير خلايا بيتا المنتجة للأنسولين والموجودة في البنكرياس [7]. تقوم شركة ViaCyte في سان دييغو بكاليفورنيا بتطوير غرسة تحتوي على خلايا بيتا بديلة نشأت من الخلايا الجذعية الجنينية [7]. ستحافظ الغرسة على خلايا بيتا الأصلية أو تحل محلها لحمايتها من جهاز المناعة لدى المريض [7]. تعتقد الشركة أنه في حالة نجاح هذه الاستراتيجية ، فإنها ستعالج مرض السكري من النوع الأول بشكل فعال. لن يضطر المرضى بعد الآن إلى مراقبة مستويات السكر في الدم عن كثب وحقن الأنسولين [7]. تتوقع ViaCyte أن تتوفر نسخة تجريبية من هذا الزرع بحلول عام 2020 [7].

    في النهاية ، يعتقد العلماء أنهم سينمون أعضاء معقدة باستخدام الخلايا الجذعية خلال العقد القادم [8]. Over 115,000 people in the United States need a life-saving organ donation, and an average of 20 people die every day due to the lack of available organs for transplant, according to the American Transplant Foundation [9]. Three-dimensional printing of entire organs derived from stem cells holds the most promise for solving the organ shortage crisis [8]. Researchers at the University of California, San Diego have successfully printed part of a functional liver [8]. While the printed liver is not ready for transplant, it still performs the functions of a normal liver. This has helped scientists reduce the need for often cruel and unethical animal testing. The scientists expose drugs to the printed liver and observe how it reacts. The liver’s response closely mimics that of a human being’s and no living animals are harmed in the process [8].

    HUMAN CELLS OR HUMAN LIFE?

    Research using embryonic stems cells provides an unprecedented understanding of human development and the potential to cure devastating diseases. However, stem cell research has generated controversy among religious organizations such as the Catholic Church as well as the “pro-life” movement [3]. That is because scientists harvest stem cells from embryos donated by fertility clinics. Opponents of embryonicstem cell research equate the destruction of an embryo to the murder of an innocent human being [10]. Pope Benedict XVI said that harvesting stem cells is “not only devoid of the light of God but is also devoid of humanity” [3]. However, this view does not reflect a reasonable understanding and interpretation of basic biology. Researchers typically harvest embryonic stem cells from an embryo five days after fertilization [1]. At this stage, the entire embryo consists of less than 250 cells, smaller than the tip of a pin. Of these cells, only 30 are embryonic stem cells, which cannot perform any human function [11]. For comparison, an adult has more than 72 trillion cells, each with a specialized function [3]. Therefore, this microscopic blob of cells in no way represents human life.

    With no functional cells, there exist no characteristics of a human being. Fundamentalist Christians believe that the presence or absence of a heartbeat signifies the beginning and end of a human life [10]. However, at this stage there is no heart, not even a single heart cell [10]. Some contend that brain activity, or the ability to feel, defines a human being. Michael Gazzaniga, president of the Cognitive Neuroscience Institute at the University of California, Santa Barbara, explains in his book, The Ethical Brain, that the “fertilized egg is a clump of cells with no brain.” [12]. There is no brain nor nerve cells that could allow this cellular object to interact with its environment [12]. The only uniquely human feature of embryonic cells at this stage is that they contain human DNA. This means that a 5-day-old human embryo is effectively no different than the Petri dishes of human cells that have grown in laboratories for decades with no controversy or opposition. Therefore, if the cluster of cells in the earliest stage of a human embryo is considered a “human life,” a growing plate of skin cells must also be considered “human life.” Few would claim that a Petri dish of human cells is morally equivalent to a living human or any other animal. Why, then, would a microscopic collection of embryonic cells have the same moral status as an adult human?

    The status of the human embryo comes from its القدره to turn into a fully grown human being. However, the potential of this entity to become an individual does not logically mean that it has the same status as an individual who can think and feel. If this were true, virtually every cell grown in a laboratory would be subject to the same controversy. This is because scientists have developed technology to convert an ordinary cell such as a skin cell into an embryo [10]. Although this requires a laboratory with special conditions, the normal development of a human being also requires special conditions in the womb of the mother. Therefore, almost any cell could be considered a potential individual, so it is illogical to conclude that a cluster of embryonic cells deserves a higher moral status.

    THE FATE OF UNUSED EMBRYOS

    Hundreds of thousands of embryos are destroyed each year in a process known as in vitro fertilization (IVF), a popular procedure that helps couples have children [13]. Society has an ethical obligation to use these discarded embryos to make medical advancements rather than simply throw them in the trash for misguided ideological and religious reasons as opponents of embryonic stem cell research desire.

    With IVF, a fertility clinician harvests sperm and egg cells from the parents and creates an embryo in a laboratory before implanting it in the woman’s womb. However, creating and implanting a single embryo is expensive and often leads to unsuccessful implantation. Instead, the clinician typically creates an average of seven embryos and selects the healthiest few to implant [13].

    This leaves several unused embryos for every one implanted. The couple can pay a fee to preserve the unused embryos by freezing them or can donate them to another family. Otherwise, they are slated for destruction [14]. A 2011 study in the “Journal of the American Society for Reproductive Medicine” found that 19 percent of the unused embryos are discarded and only 3 percent are donated for scientific research [14]. Many of these embryos could never grow into a living person given the chance because they are not healthy enough to survive past early stages of development [14]. If a human embryo is already destined for destruction or has no chance of survival, scientists have the ethical imperative to use these embryos to research and develop medical treatments that could save lives. The modern version of the Hippocratic oath states, “I will apply, for the benefit of the sick, all measures which are required [to heal]” [10]. Republican Senator Orrin Hatch of Utah supports the pro-life movement, which recognizes early embryos as human individuals. However, even he favors using the leftover embryos for the greater good. “The morality of the situation dictates that these embryos, which are routinely discarded, be used to improve and save lives. The tragedy would be in not using these embryos to save lives when the alternative is that they would be discarded.” [3]

    ALTERNATIVES TO EMBRYONIC STEM CELLS

    Although scientists have used embryonic stem cells (ESCs) for promising treatments, they are not ideal, and scientists hope to eliminate the need for them. Primarily, ESCs come from an embryo with different DNA than the patient who will receive the treatment, meaning they are not autologous. ESCs are not necessarily compatible with everyone and could cause the immune system to reject the treatment [11]. The most promising alternative to ESCs are known as induced pluripotent stem cells. In 2008, scientists discovered a way to reprogram human skin cells to embryonic stem cells [15]. Scientists easily obtained these cells from a patient’s skin, converted them into the desired cell type, then transplanted them into the diseased organ without risk of immune rejection [15]. This eliminates any ethical concerns because no embryos are harvested or destroyed in the process. However, induced stem cells have their own risks. Recent studies have shown that they can begin growing out of control and turn into cancer [3]. Several of the first clinical trials with induced stem cells, including one aimed at curing blindness by regenerating a patient’s retinal cells, were halted because potentially cancerous mutations were detected [3].

    Scientists believe that induced stem cells created in a laboratory will one day completely replace embryonic stem cells harvested from human embryos. However, the only way to create perfect replicas of ESCs is to thoroughly understand their structure and function. Scientists still do not completely understand how ESCs work. Why does a stem cell sometimes become a nerve cell, sometimes become a heart cell and other times regenerate to produce another stem cell? How can we tell a stem cell what type of cell to become? To develop a viable alternative to ESCs, scientists must first answer these questions with experiments on ESCs from human embryos. Therefore, extensive embryonic stem cell research today will eliminate the need for embryonic stem cells in the future.

    CONCLUSION

    The Biomedical Engineering Society Code of Ethics calls upon engineers to “use their knowledge, skills, and abilities to enhance the safety, health and welfare of the public.” [16] Stem cell research epitomizes this. Stem cells hold the cure for numerous diseases ranging from spinal cord injuries to organ failure and have the potential to transform modern medicine. Therefore, the donation of human embryos to scientific research falls within most conventional ethical frameworks and should be allowed with minimal restriction.

    Because of widespread ignorance about the science behind stem cells, ill-informed opposition has prevented scientists from receiving the funding and support they need to save millions of lives. For example, George W. Bush’s religious opposition to stem cell research resulted in a 2001 law severely limiting government funding for such research [3]. Although most opponents of stem cell research compare the destruction of a human embryo to the death of a living human, the biology of these early embryos is no more human than a plate of skin cells in a laboratory. Additionally, all embryos sacrificed for scientific research would otherwise be discarded and provide no benefit to society. If society better understood the process and potential of embryonic stem cell research, more people would surely support it.

    Within the next decade, stem cells will likely provide simple cures for diseases that are currently untreatable, such as Alzheimer’s disease and organ failure [1]. As long as scientists receive support for embryonic stem cell research, stem cell therapies will become commonplace in clinics and hospitals around the world. Ultimately, the fate of this new medical technology lies in the hands of the public, who must support propositions that will continue to allow and expand the impact of embryonic stem cell research.

    By Jonathan Sussman, Viterbi School of Engineering, University of Southern California

    ABOUT THE AUTHOR

    At the time of writing this paper, Jonathan Sussman was a senior at the University of Southern California studying biomedical engineering with an emphasis in biochemistry. He was an undergraduate research assistant in the Graham Lab investigating proteomics of cancer cells and was planning to attend an MD/PhD program.

    المراجع

    [1] “Stem Cell Information”, Stem Cell Basics, 2016. [Online]. Available at: https://stemcells.nih.gov/info/basics/3.htm [Accessed 11 Oct. 2018].

    [2] Cleveland Clinic, “Stem Cell Therapy for Heart Disease | Cleveland Clinic”, 2017. [Online]. Available at: https://my.clevelandclinic.org/health/diseases/17508-stem-cell-therapy-for-heart-disease [Accessed 14 Oct. 2018].

    [3] B. Lo and L. Parham, “Ethical Issues in Stem Cell Research”, Endocrine Reviews, 30(3), pp.204-213, 2009.

    [5] D. Cyranoski, “How human embryonic stem cells sparked a revolution”, Nature Journal, 2018. [Online]. Available at: https://www.nature.com/articles/d41586-018-03268-4 [Accessed 11 Oct. 2018].

    [6] K. McCormack, “Young man with spinal cord injury regains use of hands and arms after stem cell therapy”, The Stem Cellar, 2016. [Online]. Available at: https://blog.cirm.ca.gov/2016/09/07/young-man-with-spinal-cord-injury-regains-use-of-hands-and-arms-after-stem-cell-therapy/ [Accessed 11 Oct. 2018].

    [7] A. Coghlan, “First implants derived from stem cells to ‘cure’ type 1 diabetes”, عالم جديد, 2017. [Online]. Available at: https://www.newscientist.com/article/2142976-first-implants-derived-from-stem-cells-to-cure-type-1-diabetes/ [Accessed 11 Oct. 2018].

    [8] C. Scott, “University of California San Diego’s 3D Printed Liver Tissue May Be the Closest We’ve Gotten to a Real Printed Liver”, 3DPrint.com | The Voice of 3D Printing / Additive Manufacturing, 2018. [Online]. Available at: https://3dprint.com/118932/uc-san-diego-3d-printed-liver/ [Accessed 11 Oct. 2018].

    [9] American Transplant Foundation, “Facts and Myths about Transplant”. [Online]. Available at: https://www.americantransplantfoundation.org/about-transplant/facts-and-myths/ [Accessed 11 Oct. 2018].

    [10] A. Siegel, “Ethics of Stem Cell Research”, Stanford Encyclopedia of Philosophy, 2013. [Online]. Available at: https://plato.stanford.edu/entries/stem-cells/ [Accessed 11 Oct. 2018].

    [11] I. Hyun, “Stem Cells – The Hastings Center”, The Hastings Center, 2018. [Online]. Available at: https://www.thehastingscenter.org/briefingbook/stem-cells/ [Accessed 11 Oct. 2018].

    [12] M. Gazzaniga, “The Ethical Brain”, New York: Harper Perennial, 2006.


    Hematopoietic stem cells: where to start?

    With “in-house” monoclonal antibodies and cell separation techniques at hand, we embarked in the late 1980s on activities that remain very popular to this day: purify stem cells as best as possible and study the behavior of such cells in culture in response to endless culture variables. The goal was to identify culture conditions that would allow meaningful “expansion” of stem cells in vitro for clinical applications. This strategy was based on compelling direct and indirect evidence supporting the “self-renewal” of stem cells in vivo. For example, in the mouse it is possible to isolate a single stem cell, transplant it into a lethally irradiated recipient, observe donor cell bone marrow reconstitution, and harvest many stem cells after a few weeks. 32 Despite claims to the contrary, 33 the best murine stem-cell purification procedures did not yet yield “pure” stem cells in the late 1980s, and my own work at the time was primarily focused on the human system. Apart from differences in telomere biology (discussed later) it is probably true that the frequency of stem cells in human bone marrow is several orders of magnitude lower than in the mouse. Jan Abkowitz and her collaborators in Seattle have made compelling arguments (Shepherd et al 34,35 ) in support of the idea that the absolute number of stem cells and the number of times they divide are very similar in all mammals. If this is correct, the estimated 10 4 to 10 5 stem cells in the mouse are distributed over approximately 2 liters of bone marrow in humans. Based on this estimate, the frequency of stem cells in adult human bone marrow is expected to be less than 1 per 10 7 nucleated bone marrow cells. No wonder attempts to purify, genetically modify, or expand human adult stem cells have run into hard times. It seems very possible that the low frequency of actual stem cells in human bone marrow (and “mobilized” peripheral blood) represents a major, underappreciated challenge for both basic studies and clinical applications.

    To avoid variables in the quality and quantity of human blood and bone marrow samples available for my research, I decided to work with previously frozen aliquots of bone marrow cells from cadaver organ donors. This was a great advance because it avoided biologic variation among samples and allowed systematic work on stem-cell purification, assays, and culture. Based on the work of Mike Dexter et al who had developed culture systems for murine hematopoietic cells, 36 we developed a surrogate assay for human stem cells using limiting dilution strategies based on the their presumed ability to initiate long-term cultures. 37 Other approaches to measure human stem cells were explored by John Dick in Toronto, who transplanted human stem cells into immune-deficient animals. 38 Both assays have been very useful in human stem-cell research. However, doubts remain about the efficiency, reproducibility, and cell types measured in either assay relative to the cells that sustain normal hematopoiesis or the cells that repopulate bone marrow upon transplantation.

    Another area of interest was the development of tissue culture medium for human hematopoietic cells. 39 Most tissue culture media were developed and optimized for various immortal cell lines more than 50 years ago, and it seemed reasonable to assume that primary human hematopoietic cells could have different requirements. My work in this area was inspired by Norman Iscove, who had developed a superior serum-free medium for the growth of B cells and hybridomas (Iscove and Melchers 40 ). In view of the doubts about which cells to study and the unknown growth factor requirements of primary hematopoietic (stem) cells, our progress was limited. Nevertheless, the recipe we developed (containing high levels of transferrin and low-density lipoproteins) is still used and probably provides a good starting point for further work in this important area. 39,41


    Mesenchymal Stem Cells in Human Health and Diseases

    Mesenchymal Stem Cells in Human Health and Diseases provides a contemporary overview of the fast-moving field of MSC biology, regenerative medicine and therapeutics. MSCs offer the potential to dramatically reduce human suffering from disease. Numerous MSC-based studies are ongoing each year, each offering hope for novel treatments in human disease. This book provides information on MSC application in well-studied human diseases and tissue repair/regeneration and recent advances in their research and treatment. These discoveries are placed within the structural context of tissue and developmental biology in sections dealing with recent advances in our understanding of MSC biology.

    Mesenchymal Stem Cells in Human Health and Diseases provides a contemporary overview of the fast-moving field of MSC biology, regenerative medicine and therapeutics. MSCs offer the potential to dramatically reduce human suffering from disease. Numerous MSC-based studies are ongoing each year, each offering hope for novel treatments in human disease. This book provides information on MSC application in well-studied human diseases and tissue repair/regeneration and recent advances in their research and treatment. These discoveries are placed within the structural context of tissue and developmental biology in sections dealing with recent advances in our understanding of MSC biology.


    Average Amount of normal stem cells in a given organ - Biology

    Table 1: Number of cells in selected organisms based on counting using light or electron microscopy for values smaller than 10,000, or for larger values, estimated based on average cell size and total organism size.

    The fact that all organisms are built of basic units, namely cells, is one of the great revelations of biology. Even though often now taken as a triviality, it is one of the deepest insights in the history of biology and serves as a unifying principle in a field where diversity is the rule rather than the exception. But how many cells are there in a given organism and what controls this number and their size? The answer to these questions can vary for different individuals within a species and depends critically on the stage in life. Table 1 attempts to provide a feel for the range of different cell counts based upon both measurements and simple estimates. This will lead us to approach the classic conundrum: does a whale vary from a mouse mostly in the number of cells or is it the sizes of the cells themselves that confer these differences in overall body size?

    Figure 1: Estimate of the number of cells in a human body based on characteristic volumes.

    Figure 2: Estimate of the number of cells in an adult human divided by cell type. Each cell type in the human body is represented as a polygon with an area proportional to the number of cells. The dominant component is red blood cells. Based on data from R. Sender et al., in preparation, 2015.

    Perhaps the most intriguing answer to the question of cell counts is given by the case of C. elegans, remarkable for the fact that every individual has the same cell lineage resulting in precisely 1031 cells (BNID 100582) from one individual to the next for males and 959 cells (BNID 100581) for hermaphrodites (females also capable of self fertilization). Specific knowledge of the cell inventory in C. elegans makes it possible to count the number of cellular participants in every tissue type and reaches its pinnacle in the mapping of most synaptic connections among cells of the nervous system (including the worm “brain”) where every worm contains exactly 302 neurons. These surprising regularities have made the worm an unexpected leading figure in developmental biology and neuroscience. It is also possible to track down the 131 cells (BNID 101367) that are subject to programmed cell death (apoptosis) during embryonic development. Though not examined to the same level of detail, there are other organisms besides C. elegans that have a constant number of cells and some reveal the same sort of stereotyped development with specific, deterministic lineages of all cells in the organism. Organisms that contain a fixed cell number are called eutelic. Examples include many but not all nematodes, as well as tardigrades (aka, water bears) and rotifers. Some of our closest invertebrate relatives, ascidians such as Ciona, have an apparently fixed lineage as embryos, but they do not have a fixed number of cells as adults, which arise from metamorphosis of their nearly eutelic larvae. Having a constant number of cells therefore does not seem to have any particular evolutionary origin but rather seems to be a common characteristic of rapidly developing animals with relatively small cell numbers (on the order of 1000 somatic cells).

    Figure 3: Plant and organ size changes from domestication, breeding hybridization and transgenic modification. These variations are found to be mostly driven by change in cell number. Fruit size of wild and domesticated species: (A) wild relative species of pepper, Capsicum annuum cv. Chiltepin (left) and bell pepper (right) (B) wild relative species of tomato, Solanum (left), Solanum esculentum cv Giant Red (right)

    In larger organisms, the cellular census is considerably more challenging. One route for making an estimate of the cellular census is to resort to estimates based upon volume as shown in Figure 1. For example, a human with a mass of ≈100 kg will have a volume of ≈10 -1 m 3 . Mammalian cells are usually in the volume range 10 3 -10 4 μm3=10 15 -10 -14 m 3 , implying that the number of cells is between ≈10 13 -10 14 which is the range quoted in the literature (BNID 102390). Though the sizes (linear dimension) of eukaryotic organisms can vary by more than 10 orders of magnitude, the size of their cells measured by the “radius”, for example, usually varies by only a factor of ten at most except for intriguing exceptions such as the cells of the nervous system and oocytes. However, the level of accuracy of estimates like those given above on the basis of volume should be viewed with a measure of skepticism as can be easily seen by considering your recent blood test results. The normal red blood cell count is 4-6 million such cells per microliter. With about 5 liters of blood in an adult this results in an estimate of 3吆 13 such cells rushing about in your blood stream, already for this cell type alone as many as the total number of cells in a human body we estimated using volume arguments. The disagreement with the estimate above results from the fact that red blood cells are much smaller than the characteristic mammalian cell at about 10 2 μm 3 in volume. This shows how the above estimate should in fact be increased (and several textbooks revised). A census of the cells in the body was achieved by methodically analyzing different cell types and tissues arriving at a value of 3.7±0.8吆 13 cells in a human adult (BNID 109716). The breakdown by cell type for the major contributors is shown in Figure 2. The numerical dominance of red blood cells is visually clear. Of course we do not account for bacterial cells or other residents in our body, the number of cells composing this so called microbiota outnumber our human cells by a factor still unknown but probably closer to a hundred than to the often quoted value of ten.

    Figure 4: Adipocyte number remains stable in adulthood, although significant weight loss can result in a decrease in adipocyte volume. Total adipocyte number from adult individuals (squares) was combined with previous results for children and adolescents (circles) The adipocyte number increases in childhood and adolescence. (Adapted from K. L. Spalding, Nature 453:783, 2008.)

    What is the connection between organism size, cell size and cell number? Or to add some melodrama, does a whale mostly have larger cells or more cells than a mouse? In studying the large variation in fruit organ size as shown in Figure 3 it was found that the change in the number of cells is the predominant factor driving size variability. In the model plant Arabidopsis thaliana, early versus later leaves vary in total leaf area from 30 to 200 mm 2 (BNID 107043). This variation comes about as a result of a concomitant change in cell number from 20,000 to 130,000 with cell area remaining almost constant at 1600 μm 2 (BNID 107044). In contrast, in the green revolution that tripled yields of rice and wheat in the 1970’s, a major factor was the introduction of miniature strains where the smaller size makes it possible for the plant to support bigger grains without falling over. The smaller cultivars were achieved through breeding for less response to the plant hormones gibberellins that affects stem cell elongation. In this case, a decrease in cell size, not cell number, is the dominant factor, a change in the underlying biology of these plants that helps feed over a billion people.

    When the ploidy of the genome is changed the cells tend to change size accordingly. For example, cells in a tetraploid salamander are twice the size of those in a diploid salamander, although the corresponding organs in the two animals have the same size. Everything fits well because the tetraploid salamander contains half as many cells as the diploid (BNID 111481).

    Figure 5: Average fat cell size as a function of body fat mass. As the fat content of a person increases the average adipocyte volume initially increases almost linearly and then saturates. Thus the change in total fat among humans can be attributed mostly to larger cells of a similar number and at more extreme disparities also to change in the number of fat cells. (Adapted from K. L. Spalding, Nature 453:783, 2008.)


    Consider Stem Cell Therapy.

    Fill out the form below to request your FREE consultation

    Part II: Does Stem Cell Therapy Work?

    Part II: Does Stem Cell Therapy Work?

    If you’re just learning about stem cells now, you’re probably skeptical about whether they actually work, and how much of a change can they actually produce for patients.

    We’ll give you information from three sources to form an opinion of your own:

    • Medical research
    • Professional world-class athlete cases
    • Our own patient stories

    Stem Cell Results in Medical Research

    Study 1 [29] : “Osteoarthritis and stem cell therapy in humans: a systematic review” (June 2018)

    Problem treated: Osteoarthritis
    Number of patients: 2,390
    Nature of stem cells: Adipose (fat) tissue [50% of cases] bone marrow [50% of cases]
    نتائج: Stem cell therapy had a positive effect on osteoarthritis patients

    Study 2 [30] : “Cell-Based Therapies for Lumbar Discogenic Low Back Pain” (January 2018)

    Problem treated: Low back pain
    Number of patients:
    Nature of stem cells: نخاع العظم
    نتائج: Stem cell therapy significantly reduced low back pain for all patient groups

    Study 3 [31] : “Stem cells – biological update and cell therapy progress” (May 2017)
    Problem treated: Spinal cord injury (SCI)
    Number of patients: 377
    Nature of stem cells:
    نتائج: Stem cell therapy is a safe and efficient SCI treatment, improving sensory and bladder functions

    Study 4 [32] : “Stem cell therapy for diabetic foot ulcers: a review of preclinical and clinical research” (July 2018)

    Problem treated: Diabetic foot ulcers (DFU)
    Number of studies involved: 89
    Nature of stem cells:
    نتائج:

    • Stem cell therapy is an effective treatment method for diabetic foot ulcers patients
    • Stem cell therapy is a good alternative to amputation

    Study 5 [33] : “Biologic augmentation of rotator cuff repair with mesenchymal stem cells during arthroscopy improves healing and prevents further tears: a case-controlled study” (September 2014)

    Problem treated: Rotator cuff repair re-tear rates go as high as 90
    Number of patients: 90
    Nature of stem cells: نخاع العظم
    نتائج: 100% of rotator cuff repairs stayed intact 6 months after the procedure for stem cell patients, compared to 67% of the control group.

    There are thousands of similar studies, most of which arrive at similar conclusions:

    • Stem cells provide a positive effect in most orthopaedic cases
    • الخلايا الجذعية complications re typically limited to mild, temporary side effects

    الخلايا الجذعية are not the cure-all for any patient, but they do help tremendously in the right situations

    Stem Cell Results in Professional Athletics

    A number of high-profile sports stars have undergone the procedure.

    Rafael Nadal: Stem Cell Treatment for Spine

    In 2014, one of the world’s most decorated tennis players, Rafael Nadal, underwent stem cell therapy [34] .

    The problem they were to treat was a common one for tennis players: a back injury, caused by deteriorating cartilage around one of his lower spine joints.

    The treatment took place over the course of 5 weeks, which enabled Nadal to keep leading positions in the world’s tennis scene.

    The therapy was so successful that Nadal underwent a second treatment soon after for a knee injury.

    Pau Gasol: Stem Cell Therapy for Knees

    The 2013 season was defined by traumas and missed games for one of the NBA’s best power forwards, Pau Gasol.

    The degenerating cartilage tissue around the athlete’s knees was limiting the veteran athlete to the bench [35] . The problems were causing severe pain and stopped the player from moving freely around the court.

    Gasol underwent an autologous stem cell transplantation the same year. The treatment was aimed at restoring the degenerative tissue and stimulate growth.

    Peyton Manning: Stem Cell Treatment for Neck

    Peyton Manning, the legendary quarterback for the Indianapolis Colts, was the original case study in stem cell therapy for athletes.

    The football superstar was suffering from a bulging disk [36] , which caused severe neck pain and restricted mobility.

    Manning turned to stem cell specialist in Europe, where adipose (fat) tissue stem cells had been harvested from the athlete and administered into the problematic area. The main focus was on regenerating damaged nerve tissue around the area.

    Before that, Peyton Manning had undergone surgical treatment several times, to little effect.

    The therapy proved successful and allowed the quarterback to return to the game, setting new standards for injury and chronic condition therapy in professional sports.

    Cristiano Ronaldo: Stem Cell Therapy for Knees

    After an unsuccessful fall during the 2016 match versus Villarreal, CT scans showed that the problem was more than a muscle spasm: it was a torn cartilage.

    Ronaldo turned to stem cell therapy [37] to avoid the risk associated with surgical intervention.

    Reportedly, part of the reason why the soccer superstar turned to alternative treatments was the fact that he “lost all faith” in the medical staff at Santiago Bernabeu, his home stadium.

    Other Athletes Who Have Undergone Stem Cell Therapy

    • Kobe Bryant (Source [38] )
    • Tiger Woods (Source [39] )
    • Stephen Curry (Source [40] )
    • David Payne (Source [41] )
    • Jarvis Green (Source [42] )

    Stem Cell Results In Our Own Patients

    Visit stories of a few of our patients.

    Disclaimer: results may vary from patient to patient. Please contact us to get a detailed explanation.

    Bryan Plaster, 40 Years Old: From Crashing Into a Tree to Running 40 Miles a Day

    Problem treated: Knee injury
    Cause of the problem: Snowboarding accident
    Nature of stem cells: Bone marrow and adipose (fat) tissue
    نتائج: The tear was resolved completely the damaged fibers restored fully

    Joey Varner, 40 Years Old: Shoulder and Hip Arthritis, Rotator Cuff Tendonitis Treated

    Problem treated: Shoulder and hip arthritis, rotator cuff tendonitis
    Cause of the problem: Mechanical wear and tear from years of contact (martial arts) sports. Several surgeries didn’t resolve the issue, causing stiffness and pain
    Nature of stem cells: Adipose (fat) tissue
    نتائج: Almost 100% restored range of motion in hip and shoulder 100% reduction in pain

    Bob Kendzior, Senior: From Chronic Arthritis and Injury to Normal Everyday Life

    Problem treated: Arthritic condition in both knees shoulder and hip injury
    Cause of the problem: Mechanical wear and tear, sudden trauma
    Nature of stem cells: Adipose (fat) tissue
    نتائج: Bob is back to normal life he likes to “run, walk, bicycle, golf and run”

    Want to activate your body’s natural ability to heal itself?


    شكر وتقدير

    We apologize to those colleagues whose work could not be referenced directly owing to space constraints. D.L.J. is funded by the Emerald Foundation, the G. Harold and Leila Y. Mathers Charitable Foundation, the ACS, the California Institute for Regenerative Medicine (CIRM), and the NIH (R01 AG028092). T.A.R. is funded by the NIH (R37 AG23806, R01 AR056849 and an NIH Director's Pioneer Award), the Glenn Foundation for Medical Research, the Department of Veterans Affairs (Merit Review) and the Amertical Federation for Aging Research (“Breakthroughs in Gerontology” (BIG) Award).


    شاهد الفيديو: تقبل الجسم للخلايا الجذعية (شهر فبراير 2023).