3.7: Tofauti za mkononi

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Jadili jinsi seli za jumla za kiinitete kinachoendelea au seli za shina za viumbe wazima zinatofautiana katika seli maalumu.
• Tofautisha kati ya makundi ya seli za shina

Jinsi gani viumbe tata kama vile binadamu kuendeleza kutoka kiini moja-mbolea yai katika safu kubwa ya aina ya seli kama vile seli za neva, seli misuli, na seli epithelial kwamba tabia ya watu wazima? Katika maendeleo na utu uzima, mchakato wa upambanuzi wa seli husababisha seli kudhani morpholojia yao ya mwisho na physiolojia. Tofauti ni mchakato ambao seli zisizo na ujuzi zinakuwa maalumu kutekeleza kazi tofauti.

Seli za shina

Kiini cha shina ni kiini kisichojulikana ambacho kinaweza kugawa bila kikomo kama inavyohitajika na kinaweza, chini ya hali maalum, kutofautisha katika seli maalumu. Seli za shina zinagawanywa katika makundi kadhaa kulingana na uwezo wao wa kutofautisha.

Seli za kwanza za kiinitete zinazotokana na mgawanyo wa zygote ni seli za shina za mwisho; seli hizi za shina zinaelezewa kuwa totipotent kwa sababu zina uwezo wa kutofautisha ndani ya seli zozote zinazohitajika ili kuwezesha kiumbe kukua na kuendeleza.

Seli za embryonic zinazoendelea kutoka seli za shina za totipotent na ni watangulizi kwa tabaka za msingi za tishu za kiinitete zinawekwa kama pluripotent. Seli ya shina yenye nguvu nyingi ni moja ambayo ina uwezo wa kutofautisha katika aina yoyote ya tishu za binadamu lakini haiwezi kuunga mkono maendeleo kamili ya kiumbe. Seli hizi zinakuwa maalumu zaidi, na hujulikana kama seli nyingi.

Seli ya shina yenye nguvu nyingi ina uwezo wa kutofautisha katika aina tofauti za seli ndani ya kiini kilichopewa kiini au idadi ndogo ya vizazi, kama vile seli nyekundu ya damu au seli nyeupe za damu.

Hatimaye, seli nyingi zinaweza kuwa seli maalum za oligopotent. Kiini cha shina cha oligopotent ni mdogo kwa kuwa moja ya aina chache za seli. Kwa upande mwingine, kiini cha unipotent kina maalumu kikamilifu na kinaweza kuzaliana tu ili kuzalisha zaidi ya aina yake ya seli maalum.

Seli za shina ni za kipekee kwa kuwa zinaweza pia kugawanya na kuzalisha seli mpya za shina badala ya maalumu zaidi. Kuna seli tofauti za shina zilizopo katika hatua tofauti za maisha ya binadamu. Wao ni pamoja na seli za shina za embryonic za kiinitete, seli za shina za fetasi za fetusi, na seli za shina za watu wazima kwa watu wazima. Aina moja ya seli ya shina ya watu wazima ni seli ya shina ya epithelial, ambayo inatoa kupanda kwa keratinocytes katika tabaka nyingi za seli za epithelial katika epidermis ya ngozi. Uboho wa mfupa wa watu wazima una aina tatu tofauti za seli za shina: seli za shina za hematopoietic, ambazo hutoa seli nyekundu za damu, seli nyeupe za damu, na sahani (Kielelezo 3.34); seli za shina za endothelial, ambazo hutoa aina za seli za endothelial ambazo zinaweka mishipa ya damu na lymph; na seli za shina za mesenchymal, ambazo hutoa kupanda kwa aina tofauti za seli za misuli.

Kielelezo 3.34 Hematopoiesis Mchakato wa hematopoiesis unahusisha kutofautisha seli nyingi katika damu na seli za kinga. Siri nyingi za shina za hematopoietic hutoa aina nyingi za seli, ikiwa ni pamoja na seli za mfumo wa kinga na seli nyekundu za damu.

Tofauti

Wakati kiini hufafanua (inakuwa maalumu zaidi), inaweza kufanya mabadiliko makubwa katika ukubwa wake, sura, shughuli za kimetaboliki, na kazi ya jumla. Kwa sababu seli zote katika mwili, kuanzia na yai ya mbolea, zina DNA hiyo, aina tofauti za seli zinakuja kuwa tofauti? Jibu ni sawa na script ya filamu. watendaji mbalimbali katika movie wote kusoma kutoka script moja, hata hivyo, wao ni kila tu kusoma sehemu yao wenyewe ya script. Vilevile, seli zote zina msaidizi kamili sawa wa DNA, lakini kila aina ya seli tu “inasoma” sehemu za DNA ambazo zinafaa kwa kazi yake mwenyewe. Katika biolojia, hii inajulikana kama usemi wa kipekee wa maumbile wa kila kiini.

Ili kiini kutofautisha katika fomu na kazi yake maalumu, inahitaji tu kuendesha jeni hizo (na hivyo protini hizo) ambazo zitaelezwa, na sio zile zitakazobaki kimya. Utaratibu wa msingi ambao jeni hugeuka “juu” au “mbali” ni kupitia sababu za transcription. Sababu ya transcription ni moja ya darasa la protini ambazo hufunga kwa jeni maalum kwenye molekuli ya DNA na ama kukuza au kuzuia transcription yao (Kielelezo 3.35).

Kielelezo 3.35 Transcription Mambo Kudhibiti Gene Expression Wakati kila kiini mwili ina mwili wa jenomu nzima, seli mbalimbali kudhibiti jeni kujieleza na matumizi ya mambo mbalimbali transcription. Sababu za transcription ni protini zinazoathiri kisheria kwa polymerase ya RNA kwa jeni fulani kwenye molekuli ya DNA.

Uunganisho wa kila siku

Utafiti wa kiini shina

Utafiti wa seli za shina una lengo la kutafuta njia za kutumia seli za shina ili kuzalisha upya na kutengeneza uharibifu wa seli. Baada ya muda, seli nyingi za watu wazima hupata kuvaa na kupasuka kwa kuzeeka na kupoteza uwezo wao wa kugawanya na kujitengeneza wenyewe. Seli za shina hazionyeshe morpholojia fulani au kazi. Seli za shina za watu wazima, ambazo zipo kama subset ndogo ya seli katika tishu nyingi, huendelea kugawa na zinaweza kutofautisha katika idadi ya seli maalumu zinazoundwa kwa ujumla na tishu hizo. Seli hizi huwezesha mwili upya na kutengeneza tishu za mwili.

Taratibu zinazoshawishi kiini kisichotofautishwa kuwa kiini maalumu hazieleweki vizuri. Katika mazingira ya maabara, inawezekana kushawishi seli za shina kutofautisha katika seli maalumu kwa kubadilisha hali ya kimwili na kemikali ya ukuaji. Vyanzo kadhaa vya seli shina hutumika kwa majaribio na huainishwa kulingana na asili yao na uwezekano wa kutofautisha. Seli za shina za kiinitete za kibinadamu (HESCs) hutolewa kwenye majani na ni pluripotent. Seli za shina za watu wazima ambazo zipo katika viungo vingi na tishu zilizotofautishwa, kama vile uboho wa mfupa na ngozi, zina nguvu nyingi, zikiwa ni mdogo katika kutofautisha na aina za seli zinazopatikana katika tishu hizo. Siri za shina zilizotengwa na damu ya kamba ya umbilical pia zina nguvu nyingi, kama vile seli kutoka meno ya deciduous (meno ya mtoto). Watafiti hivi karibuni maendeleo ikiwa seli pluripotent shina (IPSCs) kutoka panya na seli binadamu shina watu wazima. Seli hizi ni seli za watu wazima wenye nguvu nyingi zinazofanya kazi kama seli za shina za embryonic; zina uwezo wa kuzalisha seli zinazohusika na tabaka zote tatu za vijidudu.

Kwa sababu ya uwezo wao wa kugawanya na kutofautisha katika seli maalumu, seli za shina hutoa matibabu ya uwezekano wa magonjwa kama vile ugonjwa wa kisukari na ugonjwa wa moyo (Kielelezo 3.36). Tiba ya msingi ya seli inahusu matibabu ambayo seli za shina zinazosababishwa kutofautisha katika sahani ya ukuaji huingizwa ndani ya mgonjwa ili kutengeneza seli au tishu zilizoharibiwa au zilizoharibiwa. Vikwazo vingi vinapaswa kushinda kwa matumizi ya tiba ya seli. Ingawa seli za shina za embryonic zina uwezo wa kutofautisha karibu usio na ukomo, zinaonekana kama kigeni na mfumo wa kinga ya mgonjwa na zinaweza kusababisha kukataliwa. Pia, uharibifu wa majani kutenganisha seli za shina za embryonic huwafufua maswali makubwa ya kimaadili na ya kisheria.

Kielelezo 3.36 Shina seli uwezo wa seli shina kutofautisha katika seli maalumu kuwafanya uwezekano wa thamani katika maombi ya matibabu iliyoundwa na kuchukua nafasi ya seli kuharibiwa ya tishu mbalimbali mwili.

Kinyume chake, seli za shina za watu wazima zilizotengwa na mgonjwa hazionekani kama kigeni na mwili, lakini zina upatanisho mdogo. Baadhi ya watu hupiga damu ya kamba au meno ya mtoto wao, kuhifadhi vyanzo hivyo vya seli za shina kwa matumizi ya baadaye, lazima mtoto wao anahitaji. Kama seli pluripotent shina ni kuchukuliwa mapema kuahidi katika shamba kwa sababu matumizi yao inaepuka pitfalls kisheria, kimaadili, na immunological ya seli embryonic shina.