process för individuell bildning från embryo
en mängd olika celltyper utgör människokroppen, som består av cirka 60 biljoner celler totalt. Var och en av dessa celler härrör slutligen från en enda befruktad äggcell, som började dela sig, så småningom differentieras till de somatiska cellerna med olika morfologi och funktion som bildar de olika vävnaderna och organen i människokroppen. Pluripotenta stamceller anses ha liknande potential utan extraembryonisk differentiering.
figur: Induktion av de olika vävnadscelltyperna från pluripotenta stamceller via tre bakterieskikt
i processen att bilda en individ förändras stamcellerna (differentieras) till celler som skiljer sig från sig själva samtidigt som proliferationsförmågan bibehålls att dela upp och skapa fler celler av samma typ eller ytterligare differentieras till en mer specialiserad form. Så här skapas olika organ.
i blastocyststadiet, ett tidigt stadium av embryonal utveckling, finns det celler som kan differentiera i nästan vilken celltyp som helst som utgör kroppen, en förmåga som kallas pluripotentcy.In pluripotenta stamceller inklusive ES-celler och iPS-celler kan differentieras till celltyper härledda från endoderm, mesoderm och ektoderm, men kan inte utvecklas till en komplett organism ensam. Däremot kan stamceller som bara kan differentieras till ett begränsat antal celltyper, såsom vävnadsstamceller och somatiska stamceller, kallas multipotenta stamceller.
dessa celler används inte bara för grundforskning, där de differentieras till specifika celler för att undersöka deras egenskaper, utan också för ”screening av läkemedelsupptäckt” för att söka efter läkemedelskandidater och ”regenerativ medicin” där de transplanteras eller administreras till patienter som terapeutiskt medel. Kultur av pluripotenta stamceller skiljer sig emellertid från konventionell somatisk cellkultur på många sätt, och det sägs vara svårt att upprätthålla det odifferentierade tillståndet och säkerställa en hög reproducerbarhet.
klassificering och egenskaper hos multipotenta stamceller och pluripotenta stamceller
multipotenta stamceller
multipotenta stamceller har förmågan att differentiera till celler som omfattar specifika vävnader och organ, och inkluderar både vävnadsstamceller och somatiska stamceller.
Vävnadsstamceller är vävnadsspecifika och har förmågan att antingen självförnyas genom uppdelning i dotterceller av liknande typ eller att differentiera till mer specialiserade celler i vävnaden.
somatiska stamceller existerar vivo och kan differentieras till ett begränsat antal celltyper. Mesenkymala stamceller (MSC), är en typ av somatisk stamcell och kan differentieras till ben, brosk, blodkärl och kardiomyocyter. MSC erhålls med relativ lätthet från benmärg, navelsträngsvävnad, navelsträngsblod och fettvävnad.
multipotenta stamceller rapporteras ha en antiinflammatorisk effekt, en tillväxtfaktorinducerande effekt, en proangiogen effekt och att spela en viktig roll vid vävnadsreparation. Dessutom sägs de ha minskad risk för cancer jämfört med pluripotenta stamceller, en viktig säkerhetsaspekt.
regenerativa medicinska produkter har redan godkänts över hela världen för behandling av ryggmärgsskada och post hematopoietisk stamcellstransplantation akut graft-versus-host-sjukdom.
tabell: Examples of Approved Regenerative Medical Products That Use Human MSCs in the World-
| Regenerative Medical Products | Approved Countries | Manufacturing Distributors | Origin MSC | Applications |
|---|---|---|---|---|
| PROCHYMAL® | Canada, New Zealand | Mesoblast | Allogeneic bone marrow-derived MSC | Acute GVHD*(pediatric) |
| TEMCELL® HS Inj. | Japan | JCR Pharma | Allogeneic bone marrow-derived MSC | Acute GVHD* |
| Stemirac® Inj. | Japan (conditional approval) | Nipro | Autologous bone marrow-derived MSC | Spinal cord injury |
| Heartcellgram-AMI® | South Korea | Pharmicell | Autologous bone marrow-derived MSC | Acute myocardial infarction |
| Cupistem® | South Korea | Anterogen | MSC derived from own fat | Crohn’s disease |
| CARTISTEM® | South Korea, EU | Medipost | Allogeneic cord blood-derived MSC | Knee osteoarthritis |
| Stempeucel® | EU, India (conditional approval) |
Stempeutics Research |
Allogeneic bone marrow-derived MSC | Knee osteoarthritis |
| Allostem® | USA | Allosource | Allogeneic fat derived MSC (A combination product composed of human demineralized bone matrix) |
Bone damage |
| Osteocel® Plus | US | NuVasive | Allogeneic bone marrow-derived MSC (A combination product composed of osteoprogenitor cells and human demineralized bone matrix) |
Bone repair (361HCT/P) |
*GVHD: transplantat mot värdsjukdom
pluripotenta stamceller
pluripotenta stamceller är stamceller som kan differentieras till nästan vilken cell som helst som utgör kroppen. ESC, embryonala bakterieceller (EGC) och iPSCs har hittills fastställts som typer av pluripotenta stamceller.
ESCs etableras från den inre cellmassan inuti den ihåliga blastocysten, vilket är ett tidigt stadium av embryonal utveckling efter uppdelning av zygoten i en blastula. I Japan etableras ES-celler från överskottsförsörjningen av befruktade ägg som kasseras efter infertilitetsbehandling. EGC: er utvecklas från de cellulära prekursorerna av spermier och ägg (primordiala bakterieceller) och har nästan samma egenskaper som Esc.
iPSCs skapas genom omprogrammering av somatiska celler till ett odifferentierat tillstånd genom införande av specifika gener. Inrättandet av iPSCs har gjort det möjligt för oss att få celler som liknar Esc från givare. Det är också möjligt att få vävnad som levereras av en patient med en sjukdom, upprätta iPSCs från vävnaden och inducera differentiering för att tillhandahålla anin vitro-modell av sjukdomen. Därför har somatiska celler, såsom nervceller eller kardiomyocyter, skapade genom inducerad differentiering av iPSCs stor potential för tillämpningar såsom bestämning av sjukdomsetiologi, utvärdering av läkemedelseffektivitet och biverkningar och transplantation till patienter som regenerativ medicin terapier. Emellertid har oavsiktliga genmutationer rapporterats vid etablering av iPSC-kulturer, såväl som subkulturering av IPSC och Esc under långa tidsperioder. Det är för närvarande okänt om alla dessa genetiska mutationer är farliga, och forskare diskuterar hur man bäst kan utvärdera deras säkerhet för praktisk användning i framtiden.
