Tế bào gốc và Tái tạo
Cách các tế bào gốc tự tái tạo duy trì và thay thế các mô, cách số phận tế bào có thể được thiết lập lại, và cách một số sinh vật tái tạo các bộ phận cơ thể bị mất.
Definition
Tế bào gốc là những tế bào có khả năng tự tái tạo và biệt hóa thành một hoặc nhiều loại tế bào chuyên biệt; tái tạo là sự phát triển lại hoặc thay thế các tế bào, mô hoặc bộ phận cơ thể bị mất hoặc bị tổn thương.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm sinh học tế bào gốc — các đặc tính tự tái tạo và tiềm năng, sự khác biệt giữa tế bào gốc phôi và tế bào gốc trưởng thành, và ổ tế bào gốc — cùng với việc tái lập trình thực nghiệm các tế bào biệt hóa, các cơ chế tái tạo và sửa chữa mô, và cách khả năng tái tạo thay đổi theo tuổi tác. Nó dựa trên các nguyên tắc phát triển để giải thích cách các mô được hình thành, duy trì và phục hồi.
Sub-topics
Core questions
- Điều gì mang lại cho tế bào gốc khả năng tự tái tạo và biệt hóa?
- Tế bào gốc phôi và tế bào gốc trưởng thành khác nhau như thế nào về tiềm năng và vai trò?
- Số phận của các tế bào biệt hóa có thể được thiết lập lại không, và bằng cách nào?
- Tại sao một số loài động vật có thể tái tạo các cơ quan bị mất trong khi những loài khác thì không?
Key theories
- Tính vạn năng của tế bào gốc phôi
- Các tế bào có nguồn gốc từ phôi sớm có thể được nhân lên vô thời hạn trong khi vẫn giữ khả năng hình thành tất cả các loại tế bào của cơ thể, thiết lập tính vạn năng như một trạng thái tế bào có thể xác định và duy trì.
- Tái lập trình cảm ứng thành tính vạn năng
- Một tập hợp nhỏ các yếu tố phiên mã xác định có thể chuyển đổi một tế bào biệt hóa trở lại trạng thái vạn năng, cho thấy tiềm năng được điều chỉnh bởi các yếu tố đầu vào điều hòa và có thể được phục hồi bằng thực nghiệm.
Mechanisms
Tế bào gốc cân bằng giữa tự tái tạo và biệt hóa, thường được điều hòa bởi các tín hiệu từ môi trường vi mô xung quanh, hay ổ (niche), duy trì bản sắc tế bào gốc và kiểm soát thời điểm các tế bào biệt hóa. Tiềm năng dao động từ các tế bào gốc phôi vạn năng (pluripotent), có khả năng hình thành tất cả các loại tế bào cơ thể, đến các tế bào gốc trưởng thành (mô) hạn chế hơn, duy trì các cơ quan cụ thể. Các tế bào biệt hóa không cố định vĩnh viễn: việc cung cấp các yếu tố phiên mã xác định có thể tái lập trình chúng thành trạng thái vạn năng, và một số tế bào có thể chuyển biệt hóa (transdifferentiate). Tái tạo sử dụng lại các chương trình phát triển — tăng sinh, tạo hình và biệt hóa — để xây dựng lại các cấu trúc bị mất, với mức độ khả năng tái tạo khác nhau rất nhiều giữa các loài và có xu hướng giảm theo tuổi tác.
Clinical relevance
Sinh học tế bào gốc và tái lập trình là nền tảng của y học tái tạo, mô hình hóa bệnh và khám phá thuốc, và việc hiểu biết về tái tạo cung cấp thông tin cho các phương pháp tiếp cận sửa chữa mô. Mục này mang tính giáo dục và không cung cấp hướng dẫn y tế hoặc điều trị.
History
Nghiên cứu về các tế bào tạo máu đã thiết lập khái niệm tế bào gốc; việc tạo ra các tế bào gốc phôi người vào năm 1998 đã giúp các tế bào vạn năng của người có sẵn để nghiên cứu, và việc cảm ứng tính vạn năng từ các tế bào biệt hóa vào năm 2006 đã làm thay đổi lĩnh vực này và được công nhận bằng giải Nobel.
Key figures
- James Thomson
- Shinya Yamanaka
- John Gurdon
- Ernest McCulloch
- James Till
Related topics
Seminal works
- thomson1998
- takahashi2006
- gilbert2016
Frequently asked questions
- Điều gì làm cho một tế bào trở thành tế bào gốc?
- Một tế bào gốc có thể tự đổi mới bằng cách phân chia và tạo ra các loại tế bào chuyên biệt hơn, cho phép nó duy trì hoặc bổ sung một mô.
- Tại sao một số loài động vật có thể mọc lại chi bị mất và những loài khác thì không?
- Tái tạo dựa vào việc kích hoạt lại các chương trình phát triển; các loài khác nhau về mức độ sẵn sàng của tế bào để tham gia lại các chương trình đó, do đó khả năng tái tạo khác nhau rất nhiều trong giới động vật.