In cell biology , joka on kantasolu on erilaistumaton solu kykenee sekä tuottaa erikoistuneiden solujen solujen erilaistumista ja joka on säilytetty organismi , jonka symmetrinen tai epäsymmetrinen jako . Kantasoluja on läsnä kaikissa monisoluisissa elävissä olennoissa . Niillä on keskeinen rooli organismien kehityksessä sekä niiden eheyden ylläpitämisessä koko elämän ajan.
Eläinten kantasolujen tutkimus on erittäin aktiivinen tutkimusalue, erityisesti niiden sovellusten vuoksi lääketieteessä . Tämä tutkimusalue on viime aikoina läpikäynyt nopean kasvun kehittämällä tekniikoita, jotka mahdollistavat viljelyssä pluripotenttien kantasolujen tuottamisen mistä tahansa kehon solusta, näiden kantasolujen sanotaan indusoituvan . Kuitenkin, kantasolut ovat läsnä myös muita monisoluiselle elämälle kuin meristeemit ja kasvien .
Kantasolut voidaan erottaa niiden erilaistumispotentiaalin mukaan:
Tieteelliseen tai lääketieteelliseen tutkimukseen voidaan myös ihmisen kantasolut (ja yleisemmin nisäkkäistä) luokitella niiden alkuperän mukaan: alkion, sikiön tai aikuisen.
Joukkueet James Alexander Thomson Yhdysvalloissa (ihmisten blastokysteihin) ja Shinya Yamanaka Japanissa (hiiren solut) onnistuivat 2007 dedifferentiating aikuisen soluista alkiokantasoluihin geenitransformaation avulla. Tämä voi olla merkittävä edistysaskel, koska se mahdollistaisi alkion kantasolujen tutkimuksen ilman alkioiden käyttämistä tähän tarkoitukseen.
Vuonna 2007 professori Yamanaka (Kioton yliopisto) onnistui tuottamaan kantasoluja aikuisista somaattisista soluista tuomalla transkriptiotekijöitä somaattisiin soluihin. Yksi ryhmä, joka oli c-myc- onkogeenin käyttö , käsitteli vuotta myöhemmin sama tiimi. Nämä solut voivat tiettyjen (myös onkogeenisten ) tekijöiden vaikutuksesta erilaistua erityyppisiin kudoksiin, ja lähitulevaisuudessa toivotaan pystyvänsä käyttämään kantasoluja aivosairauksien, kuten Alzheimerin taudin, hoidossa .
Kutsutaan myös "ES-soluiksi" (englantilaisesta alkion varresta , "alkion varsi"), nämä ovat pluripotentteja kantasoluja, joita läsnä alkiossa pian hedelmöityksen jälkeen niin kutsuttuun blastokystaiseen kehitysvaiheeseen, jossa ne muodostavat edelleen sisäisen solumassan ( muut blastokystan solut ovat trofektodermisolut ).
Nämä solut ovat kaikkien aikuisen kehon kudosten lähde ja ovat siten pluripotentteja . Ne voidaan eristää ja viljellä in vitro erottamattomassa tilassa. Tarkkoissa viljelyolosuhteissa (suspensio, tietyt kasvutekijät jne.) Niiden erilaistuminen voidaan suunnata tiettyyn solutyyppiin (neuronit, melanosyytit, lihassolut, verisolut jne.).
Alkion kantasolut eristettiin ja viljeltiin hiirissä 1980- luvun alkupuolelta alkaen, ja ne mahdollistivat geenien mitätöintitekniikan kehittämisen homologisella rekombinaatiolla (tai tyrmäyksellä ), joka mahdollistaa näiden vastaanottajan alkiossa ja risteissä mutatoitujen solujen palauttamisen jälkeen saada hiiret, jotka ovat homotsygoottisia tietyn geenin mutaatiota varten.
Ne otetaan käytännössä blastokystan (alkiossa, jossa on vähemmän kuin 150 solua) sisäisen massan soluista, mikä vaatii alkion tuhoamisen. Ne voidaan saada jäädytetty ylimääräisiä alkioita , jotka johtuvat in vitro hedelmöitys , tai kloonaamalla (siirtämällä tuma solun osaksi munasoluun aiemmin menettäisi oma).
Nämä solut voisivat sallia soluterapian kehittämisen monille rappeuttaville patologioille (esimerkiksi Parkinsonin taudissa vaurioituneiden dopamiinihermosolujen regeneroituminen uudelleen aivoihin palautumisen jälkeen, vaurioituneen sydänlihaskudoksen korjaaminen infarktin jälkeen jne.) Kantasolu (lääke) .
Sikiön kantasolujen on eräänlainen multipotenttien kantasolujen ja sikiön alkuperää . Ne voidaan ottaa sikiöistä, jotka johtuvat raskauden vapaaehtoisesta lopettamisesta . Sikiön kantasoluilla on erityispiirre siitä, että ne ovat jo suunnattu tiettyyn solutyyppiin.
Aikuiset kantasolut ovat erilaistumattomia soluja, jotka löytyvät kudoksista, jotka koostuvat pääasiassa useimmissa aikuisten kudoksissa ja elimissä erilaistuneista soluista. Ne ovat yleensä monipotentteja soluja. Ne pystyvät synnyttämään tietyn kudoksen erilaisia solulinjoja . Ne ovat perusta kudoksen luonnolliselle uudistumiselle ja sen korjaamiselle loukkaantumisen jälkeen.
Niitä kutsutaan " somaattisiksi " ( kreikkalaisesta σωμα sōma = runko), toisin kuin sukusolut , ja niitä löytyy paitsi aikuisilta, myös lapsilta ja jopa napanuorasta .
Kantasolut pystyvät usein suorittamaan kahden tyyppisen solunjakautumisen : yhden, klassisen, sen sanotaan olevan symmetrinen (solu jakautuu kahteen kantasoluun) ja epäsymmetrinen, joka toisaalta antaa esivanhemman, erilaistuneen solun ja toisaalta kantasolu. Siten symmetrisen jakautumisen käyttö sallii varsipopulaation pitää lukumääränsä enemmän tai vähemmän vakiona erilaistuneiden solujen tuotannon aikana.
Eriytetyn solun luomisessa on kaksi vaihetta:
Voimme siten erottaa kolme vaihetta erilaistuneen kudoksen muodostumisen aikana:
Ensimmäisen vaiheen (proliferaatio ilman erilaistumista) ja kolmannen (proliferaatio ilman proliferaatiota) välivaihe on erittäin joustava, mikä sallii enemmän tai vähemmän pitkiä kypsymisjaksoja, erilaiset solulinjoista riippuen.
Kantasoluja on olemassa koko organismin eliniän ajan, mutta voimme erottaa erityisesti nisäkkäissä alkion kantasolut ja aikuisten kantasolut.
Alkion kantasolut ovat kehityksen keskeisiä soluja, koska ne tuottavat vähitellen kaikki muut kehon solut hienosti orkestroitujen erilaistumis- ja lisääntymisvaiheiden ansiosta lopulta elinkelpoisen monisoluisen yksilön luomiseksi.
Aikuisten kantasolut ovat paljon harvinaisempia, koska kehityksen päätyttyä tarve lisääntyä voi tulla vaaralliseksi . Kantasolut jatkuvat siten pienissä paikoissa kussakin kudoksessa ; näillä kapeilla on monimutkaiset ylläpitomekanismit ja niitä säännellään tuottamaan vain solut, jotka ovat välttämättömiä toiminnallisen organismin ylläpitämiseksi.
Nämä kantasolut ovat vähemmän "pluripotentteja" kuin alkion muodostavat: ne voivat tuottaa vain kudokseensa spesifisiä soluja. Esimerkiksi aikuisilla nisäkkäillä hematopoieettiset kantasolut uudistavat jatkuvasti verisoluja . On myös suoliston kantasoluja sekä hermosolujen kantasoluja . Näitä esiintyy vain kahdella erillisellä aivojen alueella: hippokampuksessa ja subventricular-vyöhykkeessä ( sivukammioita reunustava alue ).
Kantasolujen läsnäolo voi palvella erilaisia mekanismeja kudoksesta riippuen:
Martin Evans , Kaufman ja Martin tunnistivat hiirissä alkion kantasolut vuonna 1981 ja amerikkalaisen James Alexander Thomsonin , Joseph Itskovitz-Eldorin ja israelilaisen Benjamin Reubinoffin ryhmät tunnistivat ihmisissä hiirissä vuonna 1998 . Vuonna 2000 jälkimmäinen muutti ES-solut neuroneiksi.
Vuonna 2006 Shinya Yamanaka ja James Alexander Thomson löysivät itsenäisesti indusoidut pluripotentit kantasolut (iPSC: t) . Nämä iPS-solut ovat kypsiä soluja, joiden avulla on mahdollista synnyttää kaikenlaisia soluja kehossa. Tämä tekniikka sisältää myös geneettisen uudelleenohjelmoinnin laboratoriossa. Lisäksi geneettinen manipulointi mahdollistaa sellaisten solulinjojen saamisen tuhoamatta alkioita. Tämä löytö sai vuonna 2012 Nobelin lääkepalkinnon Shinya Yamanakalle.
Pluripotenttien kantasolujen saamiseksi on useita tekniikoita:
In lääketieteessä , eläinten ja ihmisten kantasoluja tehty paljon tutkimusta, koska 1990-luvulta , toivoa uudistamiseksi kudoksiin , tai jopa luoda niitä tyhjästä, ja mieluiten rekonstruoimaan elinten ( soluterapia ) on samalla tavalla kuin opozones , keksi kirjoittanut Auguste Lumière . Nämä mahdolliset edut ovat saaneet aikaan terapeuttisia kloonauskokeita sen tuotannon hallitsemiseksi suurina määrinä.
Ensimmäinen kantasoluista valmistettu lääke on hyväksytty vuonnaToukokuu 2012Kanadan viranomaiset. Tämä on Prochymal , valmiste, joka on saatu aikuisista mesenkymaalisista kantasoluista .