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Sources de cellule souche, types, et utilisations dans la recherche

Les cellules souche sont des cellules indifférenciées qui sont capables du renouvellement automatique ou de la différenciation dans une cellule spécialisée. Elles existent dans des régions du corps connues sous le nom de créneaux biologiques et sont essentielles pour l'accroissement pendant l'enfance, et l'homéostasie dans tout l'âge adulte.

Ainsi, la compréhension des procédés biologiques qui soutiennent ces cellules peut avoir des implications inestimables pour le médicament régénérateur, la demande de règlement de la maladie, et la guérison de blessures. Cet article décrit chaque type de cellule souche, ainsi que quelques découvertes principales de point de repère et les demandes principales des cellules souche dans le médicament et la recherche.

Image abstraite des cellules souche bleues sur le mouvement propre jaune-rouge.conjonctivites aiguës contagieuses | Shutterstock

Quelles sont des cellules souche ?

La caractéristique de définition des cellules souche est qu'elles peuvent différencier dans plusieurs différents types de cellules pendant la croissance et développement. Ceci a non seulement des implications pendant la durée tôt, mais également après des blessures où les cellules souche agissent en tant que mécanisme interne de réglage en complétant le niveau des cellules blessées ou mortes. Il y a deux principales caractéristiques des cellules souche qui le rendent seul.

Nature non spécialisée

Des cellules souche ne sont pas différenciées pour avoir les structures spécifiques et les fonctionnements. Par exemple, une cellule souche non spécialisée ne peut pas transporter l'oxygène comme un sang d'hématie ou de pompe comme une cellule de coeur. Cependant, lors de recevoir les signes appropriés, il peut façonner en différents types de cellules spécialisées, comme des cellules musculaires, des globules sanguins, etc.

Potentiel de différenciation

Le procédé de la différenciation permet aux cellules souche non spécialisées d'acquérir des fonctionnements spécifiques et des propriétés. Les signes qui mettent en alerte ce passage peuvent être intrinsèques (de la cellule) ou extrinsèques (de l'extérieur de la cellule). Les signes extrinsèques qui peuvent déclencher ce passage peuvent être sous forme de caractères indicateurs mécaniques ou chimiques des cellules voisines.

Le potentiel de différenciation des cellules souche est variable dans différents organes. Quelques organes, y compris l'intestin et la moelle osseuse, subissent régulièrement la division pour réparer et compléter le niveau des cellules endommagées. Cependant, dans les organes tels que le pancréas et le coeur la fréquence de la division cellulaire et de la différenciation de cellule souche est beaucoup inférieure.

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D'où est-ce que les cellules souche viennent ?

Cordon ombilical humain

Le sang de cordon ombilical peut être rassemblé du cordon ombilical d'un bébé après sa naissance et se compose des cellules souche hématopoïétiques et mésenchymateuses. Les cellules souche hématopoïétiques peuvent former des hématies et des cellules du système immunitaire, alors que les cellules souche mésenchymateuses peuvent produire de l'os, du cartilage, et d'autres types de tissus. Le sang de cordon ombilical peut également être rassemblé et enregistré aux côtés de sang de cordon ombilical pour une utilisation future.

Moelle osseuse

La moelle osseuse est un tissu gélatineux mou trouvé au centre des os. Des cellules souche mésenchymateuses ont été trouvées la première fois en moelle osseuse, et c'est toujours le plus souvent la source utilisée des cellules souche mésenchymateuses. Par la suite, des cellules souche hématopoïétiques ou de sang ont été également trouvées dans la moelle /courgette, lui effectuant un candidat attirant pour le médicament régénérateur et les buts thérapeutiques.

Tissu adipeux

Les cellules souche tissu-dérivées par graisse animale sont des cellules mésenchymateuses qui ont le potentiel pour le renouvellement automatique et le multipotency. Elles peuvent différencier dans des adipocytes, chondrocytes, myocytes, osteoblasts, et neurocytes, en plus d'autres types de cellules. Ces cellules souche ont été montrées pour avoir des rôles critiques dans les domaines reconstructifs et de tissu de bureau d'études pour développer des demandes de règlement neuves.

Liquide amniotique

Le liquide amniotique est le liquide qui entoure l'amnion ou le sac qui entoure le foetus. La membrane aniotique et le liquide amniotique sont des bonnes sources des cellules souche embryonnaires qui peuvent se multiplier et forment n'importe quel type de cellule. Bien que le liquide amniotique et la membrane soient habituellement jetés après la naissance, récent ils cryopreserved ou sont gelés pour le futur usage thérapeutique.

Types de cellules souche

Pouvoir de cellule souche

Sur la base de leur potentiel de différenciation, des cellules souche peuvent être classifiées dans quatre types : totipotent, pluripotent, multipotent, et unipotent.

Cellules Totipotent

Les cellules Totipotent peuvent différencier dans tous les types de cellules. Par exemple, le zygote formé pendant la fécondation d'un oeuf et les cellules premières après que la division soient totipotent et aient le potentiel de se développer en tous les types de cellules dans le fuselage.

Cellules de Pluripotent

Les cellules de Pluripotent peuvent se développer en presque tous les types de cellules. Celles-ci comprennent les cellules souche embryonnaires, les cellules dérivées des couches de germe (mesoderm, ectoderm, endoderme), et les cellules formées pendant les stades précoces de la différenciation de cellule souche embryonnaire.

Multipotent, oligopotent, et cellules unipotent

Les cellules de multipotent peuvent se diviser en cellules proches proche. Par exemple, les cellules souche hématopoïétiques peuvent se développer en hématies, globules blancs, et plaquettes. Les cellules d'Oligopotent peuvent se développer en quelques types de cellules, et incluent lymphoïde ou les cellules souche myéloïdes, alors que les cellules unipotent, telles que des cellules souche de muscle peuvent seulement se développer en cellules de leur propre type.

Sources de cellule souche

Basé sur leur origine, les cellules souche peuvent être divisées entre tôt (ou embryonnaire) et mûrir (ou adulte).

Cellules souche embryonnaires

Les cellules souche embryonnaires sont trouvées dans la masse intérieure de cellules du goujon de blastocyste pendant cinq jours de développement. Ces cellules sont potentiellement immortelles et sont dérivées des embryons avant qu'elles s'implantent dans l'utérus. Ces cellules sont d'en général 4-5 jours de et sont bille microscopique de cavité appelée de blastocystes-un des cellules.

Cellules souche adultes

Les cellules souche adultes sont des cellules indifférenciées qui sont totipotent ou pluripotent. Ces cellules sont trouvées dans l'emplacement varié dans le fuselage et aident aux numéros de mise à jour de cellule saine et à compléter le niveau de mourir ou de cellules blessées.

Cellules pluripotent induites

Récent, une catégorie neuve des cellules souche a apparu qui proviennent des cellules somatiques et peuvent être reprogrammées par des scientifiques de nouveau à leur étape pluripotent. Ceci a été fait en manipulant l'expression d'un ensemble de gènes. Pendant que des cellules somatiques sont cajolées dans les cellules pluripotent dans cette catégorie, elles se sont nommées en tant que « cellules pluripotent induites ».

Quelle est lignée de cellule souche ?

Les cellules souche subissent habituellement deux genres de division cellulaire : symétrique et asymétrique. Dans la division symétrique, deux cellules de descendant identiques avec des propriétés de cellule souche sont division cellulaire produite de goujon. Dans la division asymétrique, une cellule souche et une cellule d'ancêtre sont produites.

Les cellules d'ancêtre ont limité le potentiel pour le renouvellement automatique et après plusieurs cycles de division, provoquent les cellules matures différenciées. Cependant, il est souvent difficile de localiser des cellules souche car les tissus contiennent un grand nombre de plusieurs types de cellules.

L'analyse de lignée est une méthode employée pour aborder ce problème. Dans cette méthode, une cellule est marquée tels qu'elle marque non seulement la cellule cible mais également ses cellules de descendant. Ainsi, le nombre, l'emplacement, le mouvement, et la vie de cellule souche et de ses cellules de descendant peuvent être suivis. L'analyse de lignée des cellules souche aide à découvrir et recenser les créneaux de cellule souche qui remontent des cellules pendant la vie d'un tissu.

Découvertes de point de repère dans l'histoire de la recherche de cellule souche

Une des expériences les plus tôt dans ce domaine a été effectuée par monsieur John Gordon pendant son Ph.D. en 1962. Il a retiré le noyau d'un embryon se développant de grenouille pendant l'étape de blastula et l'a injecté dans une cellule d'oeufs de laquelle le noyau a été retiré.

Dans la plupart des cas, l'oeuf pourrait se développer en têtards de grenouille, prouvant que les noyaux des cellules différenciées avaient toujours le potentiel de se développer en toutes les cellules. Cette étude a formé la base du clonage reproducteur que cela a mené à la création du chariot, le mouton copié.

Une autre découverte principale était la cultivation des cellules souche embryonnaires des blastocystes de souris en 1981. Par la suite, des cellules souche embryonnaires ont été également cultivées des blastocystes humains.

Une découverte de point de repère a été effectuée quand Shinya Yamanaka et ses collègues pouvaient inciter des cellules somatiques dans les cellules souche pluripotent en introduisant un ensemble de 24 facteurs de transcription. Il a été attribué le prix Nobel en médicament pour cette découverte en 2012, avec monsieur John Gurdon.

Enjeux éthiques entourant les cellules souche embryonnaires

Récent, des cellules pluripotent induites autologues ont été employées pour traiter la dégénérescence maculaire dans des études humaines. Dans une autre étude, l'épiderme a été complet reconstruit dans un patient avec des épidermolyses bulleuse simple. Il y a également eu des avancements dans les organoids, les structures en trois dimensions qui essayent d'imiter la structure et le fonctionnement des organes.

Ces organoids peuvent être produits des cellules souche, des cellules pluripotent induites, des échantillons de biopsie, etc., et peuvent être employés pour des greffes de tissu. La création des organoids a soulevé des questions critiques sur la propriété, le stockage, le donneur, et les juste de manipulation de ces structures. Bien qu'elles ne soient pas complet matures fonctionellement, le point auquel on peut permettre à des des organoids de mûrir les besoins d'être discuté.

La « règle de 14-jour » a été réglée par la société internationale pour la recherche de cellule souche (ISSCR), qui dicte que la recherche de cellule souche sur des embryons doit être mise fin à la goujon-fécondation de deux semaines. Cette fois marque avec l'émergence de la traînée primitive, du premier cerveau et de la structure de moelle épinière.

Les avances dans la retouche de gène ont également ouvert plusieurs trappes pour le contre-interrogatoire éthique, où l'ISSCR a exigé que toutes les opérations de recherche de cellule souche et de recherche de retouche de gène devraient être transparentes. Récent, cependant, il y a eu des reportages que prétendu que les bébés édités le premier par gène ont été fabriqués en Chine, mais les besoins de cette réclamation toujours d'être justifié.

Problèmes techniques liés aux cellules souche pluripotent induites

Les études prouvent que les cellules pluripotent induites ont une diversité plus grande que les cellules souche embryonnaires. Cette différence a été proposée pour résulter de la mémoire épigénétique, du mouvement propre génétique, de la reprogrammation, etc. Deux études prouvent que les cellules présentes pendant la phase transitoire sont nettement différentes de l'original et des cellules entièrement reprogrammées.

Tandis que beaucoup de cellules pluripotent induites montrent la morphologie et l'expression du gène assimilées, elles ont également une mauvaise qualité de différenciation, à bas taux de l'accroissement, des erreurs dans la transcription, la méthylation d'ADN, etc. En outre, un des facteurs employés pour reprogrammer les cellules somatiques, KLF4, peut perturber le neurogenesis des cellules souche pluripotent induites. Ainsi, davantage de compréhension de la reprogrammation facteur-induite est nécessaire.

Demandes principales des cellules souche

Buts thérapeutiques

Indépendamment de la greffe de moelle osseuse, la thérapeutique de cellule souche est toujours dans les stades de développement. Des tentatives sont effectuées d'employer des cellules souche en traitant le diabète de type I, la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington, la maladie coeliaque, l'insuffisance cardiaque, etc. Cependant, les greffes de moelle osseuse, où les cellules souche sont transplantées de la moelle osseuse, est une application appliquée et connue de puits. Les cellules souche de moelle osseuse peuvent aider dans repopulating différents groupes sanguins après radiothérapie.

Remontage de peau

Des cellules souche actuel sont employées pour élever la peau du cheveu plumé d'un patient. Les follicules pileux contiennent des cellules souche de peau ou des keratinocytes, et ces cellules peuvent être isolées et cultivées pour élever une feuille épithéliale. Cette méthode peut aider à réduire la nécessité d'employer des greffes de peau d'autres gens, abaissant les possibilités du refus.

Greffe de cellule du cerveau

Des cellules souche peuvent être employées pour produire du produit chimique de dopamine-un qui manque dans les patients souffrant de la maladie de Parkinson. Cependant, dans certains cas, les patients ont développé des effets secondaires, proposant la présence des niveaux très élevés de la dopamine ou de la sur-sensibilisation dans cette méthode.

Sources

Further Reading

Last Updated: Jul 1, 2019

Dr. Surat P

Written by

Dr. Surat P

Dr. Surat graduated with a Ph.D. in Cell Biology and Mechanobiology from the Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, India) in 2016. Prior to her Ph.D., Surat studied for a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Zoology, during which she was the recipient of an Indian Academy of Sciences Summer Fellowship to study the proteins involved in AIDs. She produces feature articles on a wide range of topics, such as medical ethics, data manipulation, pseudoscience and superstition, education, and human evolution. She is passionate about science communication and writes articles covering all areas of the life sciences.  

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