سلول های بنیادی سلول های تمایز نیافته بیولوژیکی هستند، که می توانند به سلول های تخصصی تمایز یابند یا می توانند به سلول های بنیادی دیگر تقسیم شوند.این سلول ها در موجودات پرسلولی دیده می شوند.
در پستانداران دو نوع از سلول های بنیادی وجود دارد : سلول های بنیادی جنینی که از توده سلولی داخلی بلاستوسیت جدا شده و سلول های بنیادی بالغ که در بافت های مختلف دیده می شود.
سه منبع قابل دسترس شناخته شده از سلول های بنیادی بالغ در انسان وجود دارد که شامل مغز استخوان، بافت چربی و خون می باشد.هم چنین سلول های بنیادی را می توان از خون بند ناف بعد از تولد گرفت و از سلول های بنیادی بالغ غالبا در درمان پزشکی می توان استفاده کرد.
سلولهای بنیادی دو ویژگی دارند:خاصیت خود نوسازی و تمایز که در خود نوسازی سلول های به وجود آمده در اثر تقسیم مشابه سلول های اولیه هستند و در اثر تمایز سلول ها فعالیت های خاصی را در بافت های مختلف بر عهده می گیرند.
تقسیم بندی سلول های بنیادی براساس قدرت تمایزی:
سلول های پرتوان( pluripotent stem cell ) : سلول های بنیادی جنینی از این نوع سلول ها هستند این سلول ها می توانند به تمام سلول های بدن تمایز یابند ولی توانایی تشکیل جفت را ندارند.
سلول های همه توان( Totipotent stem cell ) : توانایی تمایز و تولید تمام سلول های بدن موجود زنده را دارند و همچنین می توانند سلول های تشکیل دهنده جفت را نیز تولید کنند.سلول تخم یک سلول همه توان می باشد که می تواند منشا یک موجود کامل باشد.
سلول های چند توان( Multipotent stem cell ): قدرت تمایزی این سلول نسبت به سلول پر توان کمتر است.از این نوع سلول ها می توان سلول های بنیادی خون ساز را نام برد.این سلول ها در مایع آمنیوتیک نیز یافت می شوند.
Oligopotent stem cell : این سلول ها می توانند تنها به تعداد کمی از سلول ها تمایز یابند، مانند سلول های بنیادی لنفوئید یا سلول های بنیادی میلوئید.
خون بند ناف:
خون بند ناف منبعی کم حجم اما غنی از سلول های بنیادی خون ساز اولیه (Hematopoietic stem cell ) می باشد. این خون حاوی سلول های بنیادی است که می توان به راحتی آن را به گیرندگان غیر خویشاوند نیز پیوند زد بدون این که شاهد افزایش میزان احتمال رد پیوند علیه میزبان باشیم زیرا سلول های موجود در خون بند ناف اولیه تر از سلول های موجود در مغز استخوان می باشند که به دلیل نابالغی سیستم ایمنی نوزاد می باشد.
به دلیل سهولت دسترسی به سلول های بنیادی خون بند ناف و امکان ذخیره سازی آن تشکیل بانک های خون بند ناف به شکل خصوصی و عمومی با هدف جمع آوری،جداسازی و فریز خون بند ناف که به طور معمول به عنوان یک زباله بیولوژیک دور ریخته می شود،بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
کشت سلول های بنیادی جنینی:
کشت سلول های بنیادی در آزمایشگاه به دو روش مکانیکی و immunosurgica صورت میگیرد:
در روش مکانیکی با انتقال سلول های بنیادی رویانی از توده سلولی داخلی به یک ظرف حاوی محیط کشت که معمولا سطح داخلی ظرف کشت با سلول های پوست رویانی موش که فاقد قدرت تقسیم هستند منتقل می شود.دلیل پوشاندن سطح درونی ظرف کشت با این سلول ها،فراهم آوردن یک سطح چسبنده برای سلول های توده سلولی داخلی جهت اتصال می باشد.
در روش immunosurgical خود بلاستوسیت کامل را به ظرف کشت حاوی محیط کشت و پوشیده شده از لایه مغذی منتقل می کنند و با استفاده از آنتی بادی علیه سلول های تروفوبلاست این سلول ها را لیز نموده و توده سلولی آزاد شده در سطح ظرف کشت رشد می نماید.
در هر دو روش کشت توده سلولی این تمایل را دارد که در کف ظرف کشت خود را پهن نماید و سپس این سلول ها تقسیم شده و بعد از چندین روز در تمامی سطح ظرف تکثیر و پراکنده می شوند.
به دنبال این اتفاق سلول ها به آرامی برداشته شده و به ظرف های کشت جدید منتقل می شوند.به این فرایند تعویض سلول ها برای چندین بار و چندین ماه کشت ثانویه گفته می شود و به هر دوره از کشت ثانویه یک پاساژ گفته می شود.بعد از 6 ماه یا بیشتر سلول اولیه توده سلولی داخلی به میلیون ها سلول بنیادی رویانی تبدیل خواهد شد.
تقسیم سلول های بنیادی:
ویژگی عمومی همه سلول های بنیادی خود نو سازی آنها از طریق تقسیم میتوز است، به این صورت که یکی از دو سلول دختر حاصل از تقسیم هر یک از سلول های بنیادی همانند سلول مادر باقی می ماند و دیگری وارد مسیر تمایز می شود.
مکانیسمی که تعیین می کند کدام سلول تمایز پیدا کند می تواند درونی یا برونی باشد.برای مثال در سلول های بنیادی خون ساز مکانیسم برون گراست ، به این معنا که از دو سلول دختر حاصل از تقسیم سلولی که با سلول استخوانی ارتباط دارد تمایز نیافته ای می ماند.
تولید سلول های بنیادی از سلول های تمایز یافته :
در یکی از پژوهش های انجام شده درباره نحوه ساخت سلول های بنیادی از سلول های تمایز یافته نشان داده شده که تمایز یک پدیده برگشت پذیر است ، در این روش یک سلول بالغ روده در یک سلول تخم قورباغه که هسته آن خارج شده بود ادغام کرده و مشاهده شد که مراحل تمایز با موفقیت انجام می شود.
سلول های بنیادی پر توان دو ویژگی اصلی دارند اول این که ساختار کروماتین در هسته آنها فشرده نیست و دوم این که تعادل خاص بین فاکتورهای رونویسی و و ساختار کروماتین آنها برقرار است ، به عبارتی ساختار کروماتین روی بیان ژن فاکتور های رونویسی تاثیر دارد .
باز برنامه ریزی هسته ای و القا چند قوه گی ( Nuclear reprogrammingan induced pluripotency )
روشی است که باعث تغییراتی در بیان ژن می شود و اجازه تکامل سلول از یک نوع به سلول نوع دیگر را می دهد. انتقال هسته سلول های سوماتیک که تزرق هسته یک سلول سوماتیک به یک اووسیت بدون هسته می باشد، در نتیجه سلول های پر توان به طور ژنتیکی با سلول های دهنده سازگار می شوند.
دیگر روش ها توسط الحاق سلولی با یک سلول بنیادی جنینی انسان می باشد که می تواند سلول هایی با خصوصیت سلول سوماتیک را ایجاد کند.