سلولهای بنیادی و بازسازی
چگونگی حفظ و جایگزینی بافتها توسط سلولهای بنیادی خودتجدیدشونده، چگونگی بازنشانی سرنوشت سلولی، و چگونگی بازسازی بخشهای از دست رفته بدن توسط برخی ارگانیسمها.
Definition
سلولهای بنیادی، سلولهایی هستند که هم قادر به خودتجدیدشوندگی و هم تمایز به یک یا چند نوع سلول تخصصی هستند؛ بازسازی، رشد مجدد یا جایگزینی تکوینی سلولها، بافتها یا بخشهای از دست رفته یا آسیبدیده بدن است.
Scope
این حوزه شامل زیستشناسی سلولهای بنیادی — خواص خودتجدیدشوندگی و پرتوانی، تمایز بین سلولهای بنیادی جنینی و بالغ، و جایگاه سلولهای بنیادی — همراه با بازبرنامهریزی تجربی سلولهای تمایزیافته، مکانیسمهای بازسازی و ترمیم بافت، و چگونگی تغییر ظرفیت بازسازی با افزایش سن است. این حوزه بر اصول تکوینی تکیه دارد تا توضیح دهد که بافتها چگونه ساخته، نگهداری و ترمیم میشوند.
Sub-topics
Core questions
- چه چیزی به سلولهای بنیادی توانایی خودتجدیدشوندگی و تمایز را میدهد؟
- سلولهای بنیادی جنینی و بالغ از نظر پرتوانی و نقش چه تفاوتی دارند؟
- آیا سرنوشت سلولهای تمایزیافته قابل بازنشانی است و چگونه؟
- چرا برخی حیوانات میتوانند اندامها را بازسازی کنند در حالی که برخی دیگر نمیتوانند؟
Key theories
- پرتوانی سلولهای بنیادی جنینی
- سلولهای مشتق شده از جنین اولیه میتوانند به طور نامحدود تکثیر شوند در حالی که ظرفیت تشکیل تمام انواع سلولهای بدن را حفظ میکنند، که پرتوانی را به عنوان یک وضعیت سلولی قابل تعریف و قابل نگهداری تثبیت میکند.
- بازبرنامهریزی القایی به پرتوانی
- مجموعه کوچکی از عوامل رونویسی تعریفشده میتواند یک سلول تمایزیافته را به حالت پرتوان بازگرداند، که نشان میدهد پرتوانی توسط ورودیهای تنظیمی کنترل میشود و میتواند به صورت تجربی بازیابی شود.
Mechanisms
سلولهای بنیادی بین خودتجدیدشوندگی و تمایز تعادل برقرار میکنند، که اغلب توسط سیگنالهای محیط خرد اطراف، یعنی جایگاه (niche)، تنظیم میشود. این جایگاه هویت سلول بنیادی را حفظ کرده و زمان تمایز سلولها را کنترل میکند. پرتوانی از سلولهای بنیادی جنینی پرتوان، که قادر به تشکیل تمام انواع سلولهای بدن هستند، تا سلولهای بنیادی بالغ (بافتی) محدودتر که اندامهای خاصی را حفظ میکنند، متغیر است. سلولهای تمایزیافته به طور دائمی ثابت نیستند: تأمین عوامل رونویسی تعریفشده میتواند آنها را به پرتوانی بازبرنامهریزی کند، و برخی سلولها میتوانند تراتمایز (transdifferentiate) شوند. بازسازی از برنامههای تکوینی — تکثیر، الگوبرداری و تمایز — برای بازسازی ساختارهای از دست رفته استفاده میکند، با این تفاوت که میزان ظرفیت بازسازی در بین گونهها بسیار متفاوت است و با افزایش سن تمایل به کاهش دارد.
Clinical relevance
زیستشناسی سلولهای بنیادی و بازبرنامهریزی، زیربنای پزشکی بازساختی، مدلسازی بیماری و کشف دارو هستند، و درک بازسازی، رویکردهای ترمیم بافت را آگاه میسازد. این مدخل آموزشی است و راهنمایی پزشکی یا درمانی ارائه نمیدهد.
History
کار بر روی سلولهای خونساز مفهوم سلول بنیادی را تثبیت کرد؛ استخراج سلولهای بنیادی جنینی انسان در سال ۱۹۹۸، سلولهای انسانی پرتوان را برای مطالعه در دسترس قرار داد، و القای پرتوانی از سلولهای تمایزیافته در سال ۲۰۰۶ این حوزه را متحول کرد و با جایزه نوبل به رسمیت شناخته شد.
Key figures
- James Thomson
- Shinya Yamanaka
- John Gurdon
- Ernest McCulloch
- James Till
Related topics
Seminal works
- thomson1998
- takahashi2006
- gilbert2016
Frequently asked questions
- چه چیزی یک سلول را سلول بنیادی میسازد؟
- یک سلول بنیادی میتواند هم با تقسیم شدن خود را تجدید کند و هم انواع سلولهای تخصصیتر را تولید کند، که به آن اجازه میدهد یک بافت را حفظ یا دوباره پر کند.
- چرا برخی حیوانات میتوانند اندامهای از دست رفته را بازسازی کنند و برخی دیگر نمیتوانند؟
- بازسازی متکی بر فعالسازی مجدد برنامههای تکوینی است؛ گونهها در میزان آمادگی سلولهایشان برای ورود مجدد به آن برنامهها متفاوت هستند، بنابراین ظرفیت بازسازی در سراسر قلمرو حیوانات بسیار متفاوت است.