الخلايا الجذعية والتجديد
كيف تحافظ الخلايا الجذعية ذاتية التجديد على الأنسجة وتستبدلها، وكيف يمكن إعادة ضبط مصير الخلية، وكيف تعيد بعض الكائنات الحية نمو أجزاء الجسم المفقودة.
Definition
الخلايا الجذعية هي خلايا قادرة على التجديد الذاتي والتمايز إلى نوع واحد أو أكثر من أنواع الخلايا المتخصصة؛ التجديد هو إعادة النمو النمائي أو استبدال الخلايا أو الأنسجة أو أجزاء الجسم المفقودة أو التالفة.
Scope
يغطي هذا المجال بيولوجيا الخلايا الجذعية — خصائص التجديد الذاتي والقدرة، والتمييز بين الخلايا الجذعية الجنينية والبالغة، ومكانة الخلايا الجذعية — بالإضافة إلى إعادة البرمجة التجريبية للخلايا المتمايزة، وآليات تجديد الأنسجة وإصلاحها، وكيف تتغير القدرة التجديدية مع التقدم في العمر. ويعتمد على المبادئ التنموية لشرح كيفية بناء الأنسجة وصيانتها واستعادتها.
Sub-topics
Core questions
- ما الذي يمنح الخلايا الجذعية القدرة على التجديد الذاتي والتمايز على حد سواء؟
- كيف تختلف الخلايا الجذعية الجنينية والبالغة في القدرة والدور؟
- هل يمكن إعادة ضبط مصير الخلايا المتمايزة، وكيف؟
- لماذا يمكن لبعض الحيوانات تجديد الأعضاء بينما لا تستطيع حيوانات أخرى؟
Key theories
- تعدد قدرات الخلايا الجذعية الجنينية
- يمكن تكاثر الخلايا المشتقة من الجنين المبكر إلى أجل غير مسمى مع الاحتفاظ بالقدرة على تكوين جميع أنواع خلايا الجسم، مما يؤسس تعدد القدرات كحالة خلوية قابلة للتعريف والصيانة.
- إعادة البرمجة المستحثة إلى تعدد القدرات
- يمكن لمجموعة صغيرة محددة من عوامل النسخ تحويل خلية متمايزة مرة أخرى إلى حالة متعددة القدرات، مما يدل على أن القدرة تحكمها المدخلات التنظيمية ويمكن استعادتها تجريبيًا.
Mechanisms
توازن الخلايا الجذعية بين التجديد الذاتي والتمايز، وغالبًا ما يتم تنظيم ذلك بواسطة إشارات من بيئة دقيقة محيطة، وهي المكانة، التي تحافظ على هوية الخلايا الجذعية وتتحكم في وقت تمايز الخلايا. تتراوح القدرة من الخلايا الجذعية الجنينية متعددة القدرات، القادرة على تكوين جميع أنواع خلايا الجسم، إلى الخلايا الجذعية البالغة (النسيجية) الأكثر تقييدًا التي تحافظ على أعضاء معينة. الخلايا المتمايزة ليست ثابتة بشكل دائم: يمكن أن يؤدي توفير عوامل نسخ محددة إلى إعادة برمجتها إلى تعدد القدرات، ويمكن لبعض الخلايا أن تتمايز تحوليًا. يعيد التجديد استخدام البرامج التنموية — التكاثر، والتشكيل، والتمايز — لإعادة بناء الهياكل المفقودة، مع تباين مدى القدرة التجديدية بشكل كبير بين الأنواع ويميل إلى الانخفاض مع التقدم في العمر.
Clinical relevance
تُعد بيولوجيا الخلايا الجذعية وإعادة البرمجة أساسًا للطب التجديدي، ونمذجة الأمراض، واكتشاف الأدوية، ويوفر فهم التجديد معلومات قيمة للتعامل مع إصلاح الأنسجة. هذا المدخل تعليمي ولا يقدم إرشادات طبية أو علاجية.
History
أرسى العمل على الخلايا المكونة للدم مفهوم الخلية الجذعية؛ أتاح اشتقاق الخلايا الجذعية الجنينية البشرية في عام 1998 توفر خلايا بشرية متعددة القدرات للدراسة، وغير تحفيز تعدد القدرات من الخلايا المتمايزة في عام 2006 المجال وتم الاعتراف به بجائزة نوبل.
Key figures
- James Thomson
- Shinya Yamanaka
- John Gurdon
- Ernest McCulloch
- James Till
Related topics
Seminal works
- thomson1998
- takahashi2006
- gilbert2016
Frequently asked questions
- ما الذي يجعل الخلية خلية جذعية؟
- يمكن للخلية الجذعية أن تجدد نفسها عن طريق الانقسام وتنتج أنواعًا خلوية أكثر تخصصًا، مما يسمح لها بالحفاظ على النسيج أو تجديده.
- لماذا يمكن لبعض الحيوانات أن تعيد نمو الأطراف المفقودة بينما لا تستطيع حيوانات أخرى؟
- يعتمد التجديد على إعادة تنشيط البرامج التنموية؛ تختلف الأنواع في مدى سهولة عودة خلاياها إلى تلك البرامج، لذا تختلف القدرة التجديدية بشكل كبير عبر المملكة الحيوانية.