Une cellule souche adulte est pensé pour être un indifférencié cellulaire, trouvé parmi des cellules différenciées dans un tissu ou un organe. La cellule souche adulte peut se renouveler et peuvent se différencier pour donner une partie ou l’ensemble des principaux types de tissu ou d'un organe de cellules spécialisées. Les rôles principaux de cellules souches adultes dans un organisme vivant sont de maintenir et réparer le tissu dans lequel ils se trouvent. Les scientifiques utilisent aussi le terme cellules souches somatiques au lieu de cellules souches adultes, où somatique fait référence aux cellules du corps (pas les cellules germinales, spermatozoïdes ou ovules). A la différence des cellules souches embryonnaires, qui sont définies par leur origine (cellules provenant du pré - implantation -stage embryon), l'origine des cellules souches adultes dans certains tissus matures est encore à l'étude.
La recherche sur les cellules souches adultes a suscité beaucoup d'enthousiasme. Les scientifiques ont découvert des cellules souches adultes dans de nombreux autres tissus qu'ils pensaient une fois possible. Cette constatation a conduit les chercheurs et les cliniciens de se demander si les cellules souches adultes pourraient être utilisées pour des transplantations. En effet, hématopoïétique adulte ou, de cellules souches hématopoïétiques de la moelle osseuse ont été utilisées dans les greffes depuis plus de 40 ans. Les scientifiques ont maintenant la preuve que les cellules souches existent dans le cerveau et le cœur, deux endroits où ne sont pas au premier abord attendre les cellules souches adultes à résider. Si la différenciation des cellules souches adultes peut être contrôlée en laboratoire, ces cellules peuvent devenir la base de thérapies à base de transplantation.
L'histoire de la recherche sur les cellules souches adultes a commencé il y a plus de 60 ans. Dans les années 1950, les chercheurs ont découvert que la moelle osseuse contient au moins deux types de cellules souches. Une population, dite de cellules souches hématopoïétiques, forme tous les types de cellules du sang dans le corps. Une deuxième population, appelées cellules souches stromales de moelle osseuse (également appelées cellules souches mésenchymateuses ou des cellules souches osseuses par certains), on a découvert quelques années plus tard. Ces cellules souches non hématopoïétiques représentent une faible proportion de la cellule stromale population de la moelle osseuse et les cellules peuvent produire des os, du cartilage, la graisse et qui supportent la formation du sang et du tissu conjonctif fibreux.
Dans les années 1960, les scientifiques qui étudiaient les rats ont découvert deux régions du cerveau qui contenaient des cellules qui finissent par devenir des cellules nerveuses de division. En dépit de ces rapports, la plupart des scientifiques croyaient que le cerveau adulte ne pouvait pas générer de nouvelles cellules nerveuses. Il a fallu attendre les années 1990 que les scientifiques ont convenu que le cerveau adulte contient des cellules souches qui sont capables de générer des trois grandes cellules types- du cerveau astrocytes et oligodendrocytes, qui sont des cellules non-neuronales, et les neurones, ou cellules nerveuses.
A. Où sont les cellules souches adultes ont trouvé, et que font-ils normalement?
Les cellules souches adultes ont été identifiés dans de nombreux organes et tissus, y compris le cerveau, la moelle osseuse, du sang périphérique, des vaisseaux sanguins, des muscles squelettiques, la peau, les dents, le cœur, l'intestin, du foie, de l'épithélium des ovaires et des testicules. Ils sont censés résider dans une zone spécifique de chaque tissu (appelé «tige niche de cellules"). Dans de nombreux tissus, les données actuelles suggèrent que certains types de cellules souches sont des pericytes, des cellules qui composent la couche la plus externe des petits vaisseaux sanguins. Les cellules souches peuvent rester au repos (sans séparation) pendant de longues périodes de temps jusqu'à ce qu'ils soient activés par un besoin normal pour plus de cellules pour maintenir les tissus ou par une maladie ou une lésion tissulaire.
En règle générale, il existe un très petit nombre de cellules souches dans chaque tissu et, une fois retirées du corps, leur capacité à se diviser est limitée, ce qui rend la production de grandes quantités de cellules souches difficiles. Les scientifiques dans de nombreux laboratoires tentent de trouver de meilleures façons de cultiver de grandes quantités de cellules souches adultes dans la culture de cellules et de les manipuler pour générer des types cellulaires spécifiques afin qu'ils puissent être utilisés pour traiter une blessure ou d'une maladie. Quelques exemples de traitements potentiels incluent régénération osseuse en utilisant des cellules dérivées de stroma de la moelle osseuse, le développement de cellules productrices d'insuline pour le diabète de type 1, et la réparation de muscle cardiaque endommagé suite à une crise cardiaque avec des cellules du muscle cardiaque.
B. Quels tests sont utilisés pour identifier les cellules souches adultes?
Les scientifiques utilisent souvent une ou plusieurs des méthodes suivantes pour identifier les cellules souches adultes:
1) étiqueter les cellules dans un tissu vivant avec des marqueurs moléculaires, puis de déterminer les types de cellules spécialisées qu'ils génèrent;
(2) éliminer les cellules d'un animal vivant, les étiqueter en culture cellulaire, et de les transplanter de nouveau dans un autre animal pour déterminer si les cellules remplacent (ou «repeupler») leur tissu d'origine.
Fait important, les scientifiques doivent démontrer qu'une seule cellule souche adulte peut générer une lignée de cellules génétiquement identiques qui donne alors lieu à tous les types de cellules différenciées appropriées du tissu. Pour confirmer expérimentalement qu'une cellule souche adulte putative est en effet une cellule souche, les scientifiques ont tendance à montrer soit que la cellule peut donner lieu à ces cellules génétiquement identiques à la culture, et / ou une population purifiée de ces cellules souches candidat peut repeupler ou la réforme le tissu après la greffe dans un animal.
C. Que sait la différenciation des cellules souches adultes?
Comme indiqué plus haut, les chercheurs ont rapporté que des cellules souches adultes se produisent dans de nombreux tissus et qu'ils entrent normalement différenciation des voies pour former les types de cellules spécialisées du tissu dans lequel elles résident.
Voies de différenciation normale des cellules souches adultes. Dans un animal vivant, les cellules souches adultes sont disponibles à diviser pour une longue période, en cas de besoin, et peuvent donner lieu à maturité des types de cellules qui ont des formes caractéristiques et des structures spécialisées et les fonctions d'un tissu particulier. Ce qui suit sont des exemples de voies de différenciation des cellules souches adultes qui ont été démontrés in vitro ou in vivo.
• Les cellules souches hématopoïétiques donnent naissance à tous les types de cellules sanguines: globules rouges, des lymphocytes B, des lymphocytes T, les cellules tueuses naturelles, les neutrophiles, les basophiles, les eosinophiles, les monocytes et les macrophages.
• Les cellules souches mésenchymateuses ont été rapportés être présents dans de nombreux tissus. Ceux de la moelle osseuse (cellules souches stromales de la moelle osseuse, les cellules souches osseuses) donnent lieu à une variété de types de cellules: les cellules osseuses (ostéoblastes et ostéocytes), des cellules cartilagineuses (chondrocytes), les cellules adipeuses (adipocytes), et les cellules stromales qui supportent le sang formation. Cependant, il ne sait pas encore comment les cellules mésenchymateuses semblables ou dissemblables provenant de sources de moelle non-os sont ceux de stroma de moelle osseuse.
• Les cellules souches neurales dans le cerveau donnent naissance à trois grands types de cellules: les cellules nerveuses (neurones) et deux catégories de cellules astrocytes et oligodendrocytes non neuronales.
• Les cellules souches épithéliales de la muqueuse du tube digestif se produisent dans cryptes et profondes donnent lieu à plusieurs types de cellules: les cellules absorbantes, les cellules caliciformes, des cellules de Paneth et des cellules entéro-endocrines.
• Les cellules souches de la peau se produisent dans la couche basale de l'épiderme et à la base des follicules pileux. Les cellules souches épidermiques donnent naissance à des kératinocytes, qui migrent à la surface de la peau et forment une couche protectrice. Les cellules souches folliculaires peuvent donner lieu à la fois les follicules pileux et de l'épiderme.
Transdifférenciation. Un certain nombre d'expériences ont rapporté que certains types de cellules souches adultes peuvent se différencier en types de cellules observées dans des organes ou des tissus autres que ceux attendus à partir de la lignée prévue par les cellules ( par exemple, les cellules souches du cerveau qui se différencient en cellules sanguines ou des cellules hématopoïétiques qui se différencient en cellules du muscle cardiaque, et ainsi de suite). Ce phénomène rapporté est appelé transdifférenciation.
Bien que des cas isolés de transdifférenciation ont été observées chez certaines espèces de vertébrés, si ce phénomène se produit réellement chez l'homme est en discussion par la communauté scientifique. Au lieu de transdifférenciation, les instances observées peuvent impliquer la fusion d'une cellule de donneur avec une cellule receveuse. Une autre possibilité est que les cellules souches transplantées sont des facteurs qui encouragent les propres cellules souches du receveur pour commencer le processus de réparation sécrétant. Même lorsque transdifférenciation a été détectée, seul un très petit pourcentage de cellules subissent le processus.
Dans une variante d'expériences de transdifférenciation, les scientifiques ont récemment démontré que certains types de cellules adultes peuvent être "reprogrammées" dans d' autres types de cellules in vivo en utilisant un procédé bien contrôlé de la modification génétique (voir Section VI pour une discussion sur les principes de la reprogrammation). Cette stratégie peut offrir un moyen de reprogrammer les cellules disponibles dans d' autres types de cellules qui ont été perdus ou endommagés en raison de la maladie. Par exemple, une expérience récente montre comment les cellules bêta du pancréas, les cellules productrices d'insuline qui sont perdus ou endommagés dans le diabète, pourraient éventuellement être créées par la reprogrammation d’autres cellules pancréatiques. Par «re-départ» l’expression de trois gènes de cellule bêta critique dans les cellules exocrines du pancréas adulte différenciée, les chercheurs ont réussi à créer des cellules analogues à des cellules bêta qui peuvent sécréter de l’insuline. Les cellules reprogrammées étaient semblables à des cellules bêta dans l’apparence, la taille, et la forme; gènes exprimés caractéristique des cellules bêta; et ont été en mesure de restaurer partiellement la régulation du sucre dans le sang chez les souris dont les cellules bêta propre avait été détruit chimiquement. Tout en ne transdifférenciation par définition, cette méthode pour la reprogrammation des cellules adultes peut être utilisé comme modèle pour la reprogrammation directement d’autres types cellulaires adultes.
En plus de reprogrammation des cellules pour devenir un type de cellule spécifique, il est maintenant possible de reprogrammer des cellules somatiques adultes à devenir comme des cellules souches embryonnaires (cellules souches pluripotentes induites, CISP) par l'introduction de gènes embryonnaires. Ainsi, une source de cellules peut être générée qui sont spécifiques au donneur, ce qui augmente les chances de compatibilité si ces cellules devaient être utilisées pour la régénération tissulaire. Cependant, comme les cellules souches embryonnaires, la détermination des méthodes par lesquelles CSPi peuvent être complètement et reproductible engagés à des lignées de cellules appropriées est toujours sous enquête.
D. Quelles sont les questions clés sur les cellules souches adultes?
De nombreuses questions importantes sur les cellules souches adultes restent sans réponse. Ils comprennent:
• Combien de types de cellules souches adultes existent, et dans lesquels des tissus font qu'ils existent?
• Comment les cellules souches adultes évoluent au cours du développement et comment sont-ils maintenus chez l'adulte? Sont-ils des cellules souches embryonnaires de «restes», ou ne se présentent d'une autre manière?
• Pourquoi ne les cellules souches restent dans un état indifférencié lorsque toutes les cellules qui les entourent sont différenciés? Quelles sont les caractéristiques de leur «niche» qui contrôle leur comportement?
• Do cellules souches adultes ont la capacité de transdifférencier, et est-il possible de contrôler ce processus pour améliorer sa fiabilité et de l'efficacité?
• Si l'effet bénéfique des adultes transplantations de cellules souches est un effet trophique, quels sont les mécanismes? Est-ce que donneur de cellule destinataire contact cellulaire nécessaire, la sécrétion de facteurs par la cellule du donneur, ou les deux?
• Quels sont les facteurs qui contrôlent la prolifération des adultes de cellules souches et la différenciation?
• Quels sont les facteurs qui stimulent les cellules souches à déménager vers des sites de blessures ou de dommages, et comment ce processus peut être amélioré pour une meilleure guérison?