Typer af stamceller: Embryonale og voksne stamceller

Typer af stamceller: Embryonale og voksne stamceller!

1. Embryonale stamceller:

De fleste embryonale stamceller er afledt af embryoner, der udvikler sig fra æg, som er blevet befrugtet in vitro - i en in vitro-befrugtningsklinik - og doneres derefter til forskningsformål med informeret samtykke fra donorerne. De er ikke afledt af æg befrugtet i en kvindes krop.

Voksende celler i laboratoriet er kendt som cellekultur. Humane embryonale stamceller (hESC'er) genereres ved at overføre celler fra et præ-implantationsstadieembryo til en plastisk laboratoriekulturskål, som indeholder en næringsmedium, kendt som dyrkningsmedium.

Cellerne opdeles og spredes over overfladen af ​​skålen. Den indre overflade af kulturskålen er typisk belagt med musembryoniske hudceller, som er blevet behandlet, så de ikke vil opdele. Dette overtrækslag af celler kaldes et feederlag.

Muscellerne i bunden af ​​dyrkningsskålen giver cellerne en klæbrig overflade, som de kan fastgøre. Feedercellerne frigiver også næringsstoffer i dyrkningsmediet. Forskere har udtænkt måder at dyrke embryonale stamceller uden musføderceller. Dette er et væsentligt videnskabeligt fremskridt på grund af risikoen for, at vira eller andre makromolekyler i musecellerne kan overføres til de humane celler.

Processen med at generere en embryonisk stamcellelinje er ineffektiv; Derfor produceres linier hver gang celler fra præimplantationsstadieembryoen placeres i en kulturskål. I tilfælde af at de forgyldte celler overlever, opdeler og multiplicerer nok til at skåne opskålen, fjernes de forsigtigt og udpladede i alle friske kulturretter. Processen gentages mange gange og i mange måneder. Hver cyklus med subkulturering af cellerne betegnes som en passage.

De oprindelige celler giver millioner af embryonale stamceller, når cellelinjen er etableret. Embryonale stamceller, som har prolifereret i cellekultur i længere tid uden at differentiere, er pluripotente, og de ikke har udviklet genetiske abnormiteter betegnes som en embryonal stamme cellelinie.

Celler kan danne muskelceller, nerveceller og mange andre celletyper. Skønt spontan differentiering er en god indikation for, at en kultur af embryonale stamceller er sund, er det ikke en effektiv måde at producere kulturer af specifikke celletyper på.

For at generere en kultur af specifikke typer differentierede celler-hjerte muskelceller, blodceller eller nerveceller forsøger forskere at kontrollere differentieringen af ​​embryonale stamceller som vist i farvet billede 8.1. De ændrer kultursammensætningenes kemiske sammensætning, ændrer kulturskålens overflade eller ændrer cellerne ved at indsætte specifikke gener.

Embryonale stamceller (ES-celler) er pluripotente stamceller afledt af blastocystens indre cellemasse, et embryo i tidligt stadium. Humane embryoner når blastocyststadiet 4-5 dage efter befrugtning, hvorefter de består af 50-150 celler. Isolering af embryoblast eller indre cellemasse (ICM) resulterer i ødelæggelse af det befrugtede humane embryo, hvilket rejser etiske spørgsmål?

2. Voksen stamceller:

En voksen stamcelle antages at være en udifferentieret celle. Det findes blandt differentierede celler i et væv eller organ, som kan forny sig og kan differentiere for at give nogle eller alle de væsentligste specialiserede celletyper af vævet eller orgelet. De grundlæggende roller af voksne stamceller i en levende organisme er at opretholde og reparere det væv, hvori de findes.

Forskere bruger også udtrykket somatisk stamcelle i stedet for voksen stamcelle, hvor somatisk refererer til celler i kroppen (ikke kimcellerne, sædceller eller æg). Oprindelsen af ​​voksne stamceller i nogle modne væv er stadig under undersøgelse.

Voksne stamceller i mange flere væv, end de engang troede var mulige. Dette resultat har ført forskere og klinikere til at spørge om voksne stamceller kunne anvendes til transplantationer. Faktisk er voksen hæmatopoietisk eller bloddannende stamceller fra knoglemarv blevet anvendt i transplantationer i 40 år. Der er tegn på, at stamceller eksisterer i hjernen og i hjertet.

Det er opdaget, at knoglemarven indeholder mindst to slags stamceller. En befolkning, der kaldes hæmatopoietiske stamceller, danner alle typer blodceller i kroppen. En anden befolkning, kaldet knoglemarvsstromale stamceller blev opdaget et par år senere.

Disse ikke-hæmatopoietiske stamceller udgør en lille del af stromalcellepopulationen i knoglemarven og kan generere knogle, brusk, fedt, celler, som understøtter dannelsen af ​​blod og fibrøst bindevæv.

Det blev opdaget to regioner i hjernen, der indeholdt delende celler, der i sidste ende bliver nerveceller. På trods af disse rapporter troede de fleste forskere, at den voksne hjerne ikke kunne generere nye nerveceller. Det var først i 1990'erne, at forskere var enige om, at den voksne hjerne indeholder stamceller, som er i stand til at generere hjernens tre hovedcelletyper-astrocytter og oligodendrocytter.

Voksen stamceller er blevet identificeret i mange organer og væv, herunder hjerne, knoglemarv, perifert blod, blodkar, skeletmuskulatur, hud, tænder, hjerte, tarm, lever, æggestokkepitel og testis. I mange væv tyder det aktuelle bevis på, at nogle typer stamceller er pericytter, celler, der sammensætter det yderste lag af små blodkar. Stamceller kan forblive døvende (ikke delende) i længere perioder, indtil de aktiveres af et normalt behov for flere celler til at opretholde væv eller ved sygdom eller vævsskade.

En eller flere af følgende metoder bruges til at identificere voksne stamceller:

(а) Mærk cellerne i et levende væv med molekylære markører og bestemm derefter de specialiserede celletyper, de genererer;

(b) Fjern cellerne fra et levende dyr, mærker dem i cellekultur og transplanterer dem tilbage til et andet dyr for at bestemme, om cellerne erstatter deres oprindelsesvæv.

Farvet billede 8.2 viser rapporten, at voksne stamceller forekommer i mange væv, og at de indtaster normale differentieringsveje for at danne de specialiserede celletyper af vævet, hvori de ligger.

I et levende dyr er voksne stamceller tilgængelige for at opdele, når det er nødvendigt, og kan give anledning til modne-celletyper, som har karakteristiske former og specialiserede strukturer og funktioner af et bestemt væv. Følgende er eksempler på differentieringsveje for voksne stamceller, der er blevet demonstreret in vitro eller in vivo.

Hæmatopoietiske stamceller producerer alle typer blodceller: Røde blodlegemer, B-lymfocytter, T-lymfocytter, Naturlige dræberceller, Neutrofiler, Basofiler, Eosinofiler, Monocytter og Makrofager. Der er mesenkymale stamceller, der giver anledning til forskellige celletyper, nemlig: knogleceller (osteocytter), bruskceller, fedtceller.

Der er neurale stamceller i hjernen, der giver anledning til sine tre hovedcelletyper, nemlig: nerveceller (neuroner) og to kategorier af ikke-neuronale celler-astrocytter og oligodendrocytter. Epiteliale stamceller i formen af ​​fordøjelseskanalen forekommer i dybe krypter og giver anledning til flere celletyper, nemlig absorberende celler, bægerceller, panetheller og enteroendocrine celler.

De epidermale stamceller giver anledning til keratinocytter, der migrerer til overfladen af ​​huden og danner et beskyttende lag. De follikulære stamceller kan give anledning til både hårfollikel og epidermis.

For transdifferentiering har en række eksperimenter rapporteret, at visse voksne stamceller kan differentiere i celletyper, der ses i andre organer eller væv end dem, der forventes fra cellernes forudsagte slægt. Dette rapporterede fænomen er kendt som transdifferentiering.

Det er blevet påvist, at visse voksne celletyper kan "omprogrammeres" til andre celletyper in vivo ved hjælp af en velkontrolleret proces af genetisk modifikation.

Denne strategi kan tilbyde en måde at omprogrammere tilgængelige celler til andre celletyper, der er gået tabt eller beskadiget på grund af sygdom. Ved at genstarte ekspression af tre kritiske beta-cellegener i differentierede eksprine celler fra ekspandier i bugspytkirtlen, var forskerne i stand til at skabe beta-cellelignende celler, som kan udskille insulin.

De omprogrammerede celler lignede betaceller i udseende, størrelse og form; udtrykte gener karakteristisk for betaceller; og var i stand til delvis at genetablere regulering af blodsukkeret hos mus, hvis egne beta-celler var blevet kemisk ødelagt. Selvom der ikke er tale om differentiering af differentierede data, kan denne metode til omprogrammering af voksne celler anvendes som en model til direkte omprogrammering af andre voksne celletyper.

Det er nu muligt at omprogrammere voksne somatiske celler til at blive som embryonale stamceller (inducerede pluripotente stamceller, iPSC'er) gennem indførelsen af ​​embryonale gener. Således kan en kilde til celler genereres, som er specifikke for donoren, og derved øger chancen for kompatibilitet, hvis sådanne celler skal anvendes til vævsregenerering.

Voksne stamceller er udifferentierede celler, der findes i hele kroppen efter embryonisk udvikling, der formere sig ved celledeling for at genopbygge døende celler og regenerere beskadigede væv. Også kendt som somatiske stamceller, kan de findes hos unge såvel som voksne dyr og mennesker.