เซลล์ต้นกำเนิด
ภาพถ่ายอิเล็กตรอนไมโครสโคปแบบส่งผ่านของเซลล์ต้นกำเนิดมี เซนไคม์ ที่แสดงลักษณะโครงสร้างระดับจุลภาค ทั่วไป
รายละเอียด
ตัวระบุ
ละติน	เซลล์ก่อนวัยเรียน
เมช	D013234
ไทย	H1.00.01.0.00028, H2.00.01.0.00001
เอฟเอ็มเอ	63368
ศัพท์ทางกายวิภาคศาสตร์

ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เซลล์ต้นกำเนิดคือเซลล์ที่ยังไม่แตกต่างหรือแตกต่างเพียงบางส่วนซึ่งสามารถเปลี่ยนไปเป็นเซลล์ประเภท ต่างๆ และเพิ่มจำนวนได้อย่างไม่จำกัดเพื่อสร้างเซลล์ต้นกำเนิดชนิดเดียวกันเพิ่มขึ้น พวกมันเป็นเซลล์ประเภทแรกสุดในสายเซลล์^{[ 1 ]}พบได้ทั้งใน สิ่งมีชีวิต ในระยะตัวอ่อนและระยะโตเต็มวัย แต่มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันเล็กน้อยในแต่ละระยะ โดยปกติแล้วจะแยกเซลล์ต้นกำเนิดออกจากเซลล์ต้นกำเนิดที่ไม่สามารถแบ่งตัวได้อย่างไม่จำกัด และ เซลล์ ตั้งต้นหรือเซลล์ระเบิด ซึ่งมักจะถูกกำหนดให้แตกต่างไปเป็นเซลล์ประเภทใดประเภทหนึ่ง

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเซลล์ประมาณ 50 ถึง 150 เซลล์ประกอบกันเป็นกลุ่มเซลล์ชั้นใน (inner cell mass)ใน ระยะ บลาสโตซิสต์ของการพัฒนาตัวอ่อน ซึ่งเกิดขึ้นประมาณวันที่ 5-14 เซลล์เหล่านี้มีศักยภาพเป็นเซลล์ต้นกำเนิดในร่างกาย เซลล์เหล่านี้ จะค่อยๆ เปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ทุกชนิดในร่างกาย (ทำให้เป็นเซลล์ ที่มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ ชนิดต่างๆ ได้หลายชนิด ) กระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยการเปลี่ยนแปลงไปเป็นชั้นเนื้อเยื่อ ต้นกำเนิดทั้งสามชั้น ได้แก่เอกโตเดิร์มเมโซเดิร์มและเอนโดเดิร์มใน ระยะ แกสตรูเลชันอย่างไรก็ตาม เมื่อแยกเซลล์เหล่านี้ออกมาและเพาะเลี้ยงในหลอดทดลอง เซลล์เหล่านี้จะยังคงอยู่ในระยะเซลล์ต้นกำเนิดและเรียกว่าเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน (Embryonic Stem Cells หรือ ESCs)

เซลล์ต้นกำเนิดในผู้ใหญ่พบได้ในบริเวณที่เลือกไว้ไม่กี่แห่งในร่างกาย ซึ่งเรียกว่าแหล่งที่อยู่เฉพาะเช่น ในไขกระดูกหรืออวัยวะสืบพันธุ์เซลล์เหล่านี้มีหน้าที่ทดแทนเซลล์ที่สูญเสียไปอย่างรวดเร็ว และมี ศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ หลายชนิดหรือเซลล์ชนิดเดียว หมายความว่าพวกมันสามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์เพียงไม่กี่ชนิดหรือเซลล์ชนิดเดียวเท่านั้น ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เซลล์เหล่านี้ได้แก่เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดซึ่งทำหน้าที่ทดแทนเซลล์เม็ดเลือดและ เซลล์ภูมิคุ้มกัน เซลล์ฐาน ซึ่งทำหน้าที่บำรุงรักษา เยื่อบุผิวและเซลล์ต้นกำเนิดมีเซนไคม์ซึ่งทำหน้าที่บำรุงรักษาเซลล์กระดูกกระดูกอ่อนกล้ามเนื้อ และไขมัน เซลล์ต้นกำเนิดในผู้ใหญ่เป็นเซลล์ส่วนน้อย มีจำนวนน้อยกว่าเซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์ที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างสมบูรณ์ซึ่งพวกมันเปลี่ยนแปลงไปเป็นอย่างมาก^{[ 1 ]}

การวิจัยเกี่ยวกับเซลล์ต้นกำเนิดเกิดขึ้นจากการค้นพบของนักชีววิทยาชาวแคนาดาErnest McCulloch , James Tillและ Andrew J. Becker ที่มหาวิทยาลัยโทรอนโตและสถาบันมะเร็งออนแทรีโอในช่วงทศวรรษ 1960 ^{[ 2 ] [ 3 ]}ณ ปี 2016 การรักษาทางการแพทย์ที่ใช้เซลล์ต้นกำเนิด ที่ได้รับการยอมรับเพียงอย่างเดียว คือ การปลูก ถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด^{[ 4 ]}ซึ่งดำเนินการครั้งแรกในปี 1958 โดยGeorges Mathé นักมะเร็งวิทยาชาวฝรั่งเศส อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ปี 1998 เป็นต้นมา เป็นไปได้ที่จะเพาะเลี้ยงและแยกเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมนุษย์ (ในสายเซลล์ต้นกำเนิด ) กระบวนการแยกเซลล์เหล่านี้เป็นที่ถกเถียงกันเนื่องจากโดยทั่วไปแล้วจะส่งผลให้ตัวอ่อนถูกทำลาย แหล่งที่มาของการแยก ESC ถูกจำกัดในบางประเทศในยุโรปและแคนาดา แต่ประเทศอื่นๆ เช่น สหราชอาณาจักรและจีนได้ส่งเสริมการวิจัย^{[ 5 ]}การถ่ายโอนนิวเคลียสของเซลล์ร่างกายเป็น วิธี การโคลนนิ่งที่สามารถใช้สร้างตัวอ่อนโคลนนิ่งเพื่อใช้เซลล์ต้นกำเนิดของตัวอ่อนในการบำบัดด้วยเซลล์ต้นกำเนิด^{[ 6 ]}ในปี 2549 ทีมวิจัยชาวญี่ปุ่นที่นำโดยชินยะ ยามานากะ ได้ ค้นพบวิธีการเปลี่ยนเซลล์ร่างกายที่เจริญเต็มที่กลับไปเป็นเซลล์ต้นกำเนิด ซึ่งเรียกว่าเซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เกิดความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ (iPSCs) ^{[ 7 ]}

คำว่าเซลล์ต้นกำเนิดถูกบัญญัติโดยTheodor BoveriและValentin Haeckerในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ^{[ 8 ]}งานบุกเบิกในทฤษฎีของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดดำเนินการในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 โดยArtur Pappenheim , Alexander A. MaximowและFranz Ernst Christian Neumann ^{[ 8 ]}

คุณสมบัติสำคัญของเซลล์ต้นกำเนิดได้รับการกำหนดขึ้นครั้งแรกโดยErnest McCullochและJames Tillที่คณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยโทรอนโตและสถาบันมะเร็งแห่ง ออนแทรีโอ ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 พวกเขาค้นพบเซลล์ต้นกำเนิดที่สร้างเม็ดเลือด หรือเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด (HSC) ผ่านงานวิจัยบุกเบิกในหนู McCulloch และ Till เริ่มทำการทดลองโดยฉีดเซลล์ไขกระดูกเข้าไปในหนูที่ได้รับรังสี พวกเขาสังเกตเห็นก้อนเนื้อในม้ามของหนูซึ่งมีสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนเซลล์ไขกระดูกที่ฉีดเข้าไป พวกเขาตั้งสมมติฐานว่าแต่ละก้อน (โคโลนี) เป็นโคลนที่เกิดขึ้นจากเซลล์ไขกระดูกเพียงเซลล์เดียว (เซลล์ต้นกำเนิด) ในงานวิจัยต่อมา McCulloch และ Till ร่วมกับนักศึกษาปริญญาโทAndrew John Beckerและนักวิทยาศาสตร์อาวุโสLouis Siminovitchได้ยืนยันว่าแต่ละก้อนนั้นเกิดขึ้นจากเซลล์เพียงเซลล์เดียวจริง ๆ ผลการวิจัยของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในNatureในปี พ.ศ. 2506 ในปีเดียวกันนั้น Siminovitch เป็นหัวหน้าผู้ตรวจสอบในการศึกษาที่พบว่าเซลล์ที่ก่อตัวเป็นโคโลนีสามารถสร้างตัวเองขึ้นใหม่ได้ ซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญของเซลล์ต้นกำเนิดที่ Till และ McCulloch ได้ตั้งทฤษฎีไว้^{[ 9 ]}

การบำบัดครั้งแรกโดยใช้สเต็มเซลล์คือการปลูกถ่ายไขกระดูกที่ดำเนินการโดยGeorges Mathé นักมะเร็งวิทยาชาวฝรั่งเศส ในปี 1956 ให้กับคนงาน 5 คนที่สถาบันนิวเคลียร์ Vinčaในยูโกสลาเวียซึ่งได้รับผลกระทบจากอุบัติเหตุวิกฤตคนงานทั้งหมดรอดชีวิต^{[ 10 ]}

ในปี 1981 นักชีววิทยาชาวอังกฤษMartin EvansและMatthew Kaufman ได้แยกและเพาะเลี้ยงเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน (ES) ได้สำเร็จเป็นครั้งแรกโดยใช้บลาสโตซิสต์ ของหนู ซึ่งทำให้สามารถสร้างแบบจำลองทางพันธุกรรมของหนู ซึ่งเป็นระบบที่ยีนของหนูถูกลบหรือเปลี่ยนแปลงเพื่อศึกษาการทำงานของยีนเหล่านั้นในพยาธิวิทยา ในปี 1991 กระบวนการที่ทำให้สามารถแยกเซลล์ต้นกำเนิดของมนุษย์ได้ถูกจดสิทธิบัตรโดย Ann Tsukamoto ในปี 1998 นักชีววิทยาชาวอเมริกันJames Thomson ได้แยกเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนของมนุษย์ได้เป็นครั้งแรก ซึ่งทำให้สามารถมีวิธีการปลูกถ่ายแบบใหม่หรือเซลล์ประเภทต่างๆ สำหรับการทดสอบการรักษาแบบใหม่ได้ ในปี 2006 ทีมของ Shinya Yamanakaในเกียวโต ประเทศญี่ปุ่น ได้เปลี่ยนไฟโบรบลาสต์ให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างโดยการปรับเปลี่ยนการแสดงออกของยีนเพียงสี่ตัว ความสำเร็จนี้ถือเป็นจุดเริ่มต้นของเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างที่เหนี่ยวนำขึ้น หรือที่รู้จักกันในชื่อเซลล์ iPS ^{[ 7 ]}

ในปี 2011 หมาป่าแผงคอเพศ เมีย ที่ถูกรถบรรทุกชน ได้รับการรักษาด้วยสเต็มเซลล์ที่สวนสัตว์บราซิเลียซึ่งนับเป็นกรณีแรกที่มีการบันทึกไว้ของการใช้สเต็มเซลล์เพื่อรักษาบาดแผลในสัตว์ป่า^{[ 11 ] [ 12 ]}

ตามนิยามดั้งเดิมของเซลล์ต้นกำเนิด เซลล์นั้นต้องมีคุณสมบัติสองประการดังนี้:

• การสร้างเซลล์ใหม่: ความสามารถในการผ่านวงจรการเจริญเติบโตและการแบ่งเซลล์ หลายรอบ ซึ่งเรียกว่าการเพิ่มจำนวนเซลล์ในขณะที่ยังคงรักษาสภาพที่ไม่แตกต่างกันเอาไว้
• ศักยภาพ : ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ชนิดเฉพาะเจาะจง ในความหมายที่เข้มงวดที่สุด หมายความว่าเซลล์ต้นกำเนิดต้องเป็นเซลล์ที่มีศักยภาพในการพัฒนาไปเป็น เซลล์ทุกชนิด (totipotentหรือpluripotent ) กล่าว คือสามารถสร้างเซลล์ที่เจริญเต็มที่ได้ทุกชนิด แม้ว่า บางครั้ง เซลล์ต้นกำเนิดที่ มีศักยภาพในการพัฒนาไปเป็นเซลล์หลาย ชนิด (multipotentหรือunipotent) ก็ถูกเรียกว่าเซลล์ต้นกำเนิดเช่นกัน นอกจากนี้ ยังกล่าวกันว่าการทำงานของเซลล์ต้นกำเนิดถูกควบคุมด้วยกลไกป้อนกลับ

กลไกสองอย่างช่วยให้ประชากรเซลล์ต้นกำเนิดคงอยู่ (ไม่ลดจำนวนลง):

1. การแบ่งเซลล์แบบไม่สมมาตร : เซลล์ต้นกำเนิดจะแบ่งออกเป็นเซลล์แม่หนึ่งเซลล์ ซึ่งเหมือนกับเซลล์ต้นกำเนิดเดิมทุกประการ และเซลล์ลูกอีกหนึ่งเซลล์ ซึ่งเป็นเซลล์ที่แตกต่างไปจากเดิม

เมื่อเซลล์ต้นกำเนิดสร้างตัวเองขึ้นใหม่ มันจะแบ่งตัวและทำลายสถานะที่ไม่แตกต่าง การสร้างตัวเองขึ้นใหม่นี้ต้องการการควบคุมวงจรเซลล์ รวมถึงการรักษาความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์หลายชนิดหรือความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์หลายชนิด ซึ่งทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับเซลล์ต้นกำเนิด^{[ 13 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดใช้เทโลเมอเรสซึ่งเป็นโปรตีนที่ฟื้นฟูเทโลเมียร์เพื่อปกป้อง DNA และขยายขีดจำกัดการแบ่งเซลล์ ( ขีดจำกัดของเฮย์ฟลิค ) ^{[ 14 ]}

ศักยภาพระบุถึงศักยภาพในการแยกแยะ (ศักยภาพในการแยกแยะเป็นเซลล์ประเภทต่างๆ) ของเซลล์ต้นกำเนิด^{[ 15 ]}

• เซลล์ต้นกำเนิด ที่มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ทุกชนิด (หรือที่เรียกว่าเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ทุกชนิด) สามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ตัวอ่อนและเซลล์นอกตัวอ่อนได้ เซลล์เหล่านี้สามารถสร้างสิ่งมีชีวิตที่สมบูรณ์และมีชีวิตได้^{[ 15 ]}เซลล์เหล่านี้เกิดจากการรวมตัวของเซลล์ไข่และเซลล์อสุจิ เซลล์ที่เกิดจากการแบ่งตัวครั้งแรกๆ ของไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิก็มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ทุกชนิดเช่นกัน^{[ 16 ]}
• เซลล์ต้นกำเนิด ที่มีศักยภาพหลายอย่างเป็นลูกหลานของเซลล์ที่มีศักยภาพทั้งหมดและสามารถแยกตัวเป็นเซลล์เกือบทุกชนิดได้^{[ 15 ]} กล่าวคือ เซลล์ที่ได้มาจาก ชั้นเนื้อเยื่อต้นกำเนิดทั้งสาม ชั้น ^{[ 17 ]}
• เซลล์ต้นกำเนิด ที่มีศักยภาพหลายอย่างสามารถแยกตัวเป็นเซลล์หลายประเภทได้ แต่เฉพาะเซลล์ในกลุ่มเซลล์ที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันเท่านั้น^{[ 15 ]}
• เซลล์ต้นกำเนิด ที่มีศักยภาพจำกัดสามารถแยกตัวเป็นเซลล์เพียงไม่กี่ชนิด เช่น เซลล์ต้นกำเนิดน้ำเหลืองหรือเซลล์ต้นกำเนิดไมอีลอยด์^{[ 15 ]}
• เซลล์ ยูนิโพเทนต์สามารถสร้างเซลล์ได้เพียงชนิดเดียว คือเซลล์ของตัวเอง^{[ 15 ]}แต่มีคุณสมบัติในการสร้างตัวเองขึ้นใหม่ ซึ่งทำให้แตกต่างจากเซลล์ที่ไม่ใช่สเต็มเซลล์

ในทางปฏิบัติ เซลล์ต้นกำเนิดจะถูกระบุโดยพิจารณาจากความสามารถในการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ ตัวอย่างเช่น การทดสอบที่สำคัญที่สุดสำหรับเซลล์ต้นกำเนิดจากไขกระดูกหรือเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด (HSCs) คือความสามารถในการปลูกถ่ายเซลล์และช่วยชีวิตบุคคลที่ขาด HSCs ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเซลล์เหล่านั้นสามารถสร้างเซลล์เม็ดเลือดใหม่ได้ในระยะยาว นอกจากนี้ยังควรสามารถแยกเซลล์ต้นกำเนิดจากบุคคลที่ได้รับการปลูกถ่าย และสามารถนำไปปลูกถ่ายในบุคคลอื่นที่ขาด HSCs ได้อีกด้วย ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเซลล์ต้นกำเนิดนั้นสามารถสร้างตัวเองขึ้นใหม่ได้

คุณสมบัติของเซลล์ต้นกำเนิดสามารถแสดงให้เห็นได้ในหลอดทดลองโดยใช้วิธีการต่างๆ เช่นการทดสอบการสร้างโคลนซึ่งเซลล์เดี่ยวจะได้รับการประเมินความสามารถในการแยกตัวและสร้างตัวเองขึ้นใหม่^{[ 18 ] [ 19 ]}เซลล์ต้นกำเนิดยังสามารถแยกได้โดยการมีชุดเครื่องหมายบนพื้นผิวเซลล์ที่โดดเด่น อย่างไรก็ตาม สภาวะการเพาะเลี้ยง ในหลอดทดลองอาจเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของเซลล์ ทำให้ไม่ชัดเจนว่าเซลล์จะมีพฤติกรรมในลักษณะเดียวกันในร่างกาย หรือ ไม่ มีการถกเถียงกันอย่างมากว่าประชากรเซลล์ผู้ใหญ่บางกลุ่มที่เสนอมานั้นเป็นเซลล์ต้นกำเนิดจริงหรือไม่^{[ 20 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน (ESCs) คือเซลล์ของกลุ่มเซลล์ภายในของบลาสโตซิสต์ซึ่งก่อตัวขึ้นก่อนการฝังตัวในมดลูก^{[ 21 ]}ในการพัฒนาตัวอ่อนของมนุษย์ระยะบลาสโตซิสต์จะเกิดขึ้นใน 4-5 วันหลังจากการปฏิสนธิซึ่งในเวลานั้นจะมีเซลล์ 50-150 เซลล์ ESCs เป็นเซลล์ที่มีศักยภาพหลายอย่างและสามารถพัฒนาไปเป็นอนุพันธ์ทั้งหมดของชั้นเนื้อเยื่อต้นกำเนิด ทั้งสามชั้น ได้แก่เอกโตเดิร์มเอนโดเดิร์มและเมโซเดิร์มกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ พวกมันสามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์แต่ละชนิดได้มากกว่า 200 ชนิดในร่างกายของ ผู้ใหญ่ เมื่อได้รับการกระตุ้นที่เพียงพอและจำเป็นสำหรับเซลล์ชนิดใดชนิดหนึ่ง พวกมันไม่ได้มีส่วนร่วมในเยื่อหุ้มนอกตัวอ่อนหรือรก

ในระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อน เซลล์ของมวลเซลล์ชั้นในจะแบ่งตัวอย่างต่อเนื่องและมีความเชี่ยวชาญมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ส่วนหนึ่งของเอกโตเดิร์มในส่วนหลังของตัวอ่อนจะมีความเชี่ยวชาญเป็น ' นิวเรคโตเดิร์ม ' ซึ่งจะกลายเป็นระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) ในอนาคต ^{[ 22 ]}ต่อมาในการพัฒนากระบวนการ สร้าง ท่อประสาททำให้นิวเรคโตเดิร์มก่อตัวเป็น ท่อประสาท ในระยะท่อประสาท ส่วนหน้าจะผ่านกระบวนการสร้างสมองเพื่อสร้างหรือ 'กำหนดรูปแบบ' ของรูปร่างพื้นฐานของสมอง ในระยะการพัฒนานี้ เซลล์หลักของ CNS ถือเป็นเซลล์ ต้นกำเนิดประสาท

เซลล์ต้นกำเนิดประสาทสามารถสร้างตัวเองขึ้นใหม่และในบางจุดจะเปลี่ยนไปเป็นเซลล์ต้นกำเนิดเรเดียลไกลอัล (RGP) เซลล์ RGP ที่เกิดขึ้นในช่วงแรกจะสร้างตัวเองขึ้นใหม่โดยการแบ่งตัวแบบสมมาตรเพื่อสร้างกลุ่มเซลล์ต้นกำเนิดสำรองเซลล์เหล่านี้จะเปลี่ยนไปอยู่ใน สภาวะ สร้างเซลล์ประสาทและเริ่มแบ่งตัวแบบไม่สมมาตรเพื่อสร้างเซลล์ประสาทหลากหลายชนิด ซึ่งแต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะในการแสดงออกของยีน รูปร่าง และการทำงาน กระบวนการสร้างเซลล์ประสาทจากเซลล์เรเดียลไกลอัลเรียกว่า การสร้างเซลล์ประสาท(neurogenesis ) เซลล์เรเดียลไกลอัลมีรูปร่างแบบสองขั้วที่โดดเด่น โดยมีส่วนยื่นยาวมากทอดข้ามความหนาของผนังท่อประสาท มันมีลักษณะบางอย่างร่วมกับเซลล์ไกลอัล โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแสดงออกของโปรตีนกรดไฟบริลลารีไกลอัล (GFAP) ^{[ 23 ] [ 24 ]}เซลล์เรเดียลเกลียลเป็นเซลล์ต้นกำเนิดประสาทหลักของ ระบบประสาทส่วนกลางของสัตว์ มีกระดูกสันหลัง ที่กำลังพัฒนา และตัวเซลล์ของมันอยู่ในโซนโพรงสมองติดกับระบบโพรงสมอง ที่กำลังพัฒนา เซลล์ ต้นกำเนิดประสาทถูกกำหนดให้เป็นสายพันธุ์ประสาท (เซลล์ประสาทเซลล์แอสโทรไซต์และเซลล์โอลิโกเดนโดรไซต์ ) ดังนั้นศักยภาพของพวกมันจึงถูกจำกัด^{[ 22 ]}

งานวิจัยเกือบทั้งหมดจนถึงปัจจุบันได้ใช้เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนของหนู (mES) หรือเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนของมนุษย์ (hES) ที่ได้มาจากมวลเซลล์ชั้นในในระยะเริ่มต้น เซลล์ทั้งสองชนิดมีลักษณะของเซลล์ต้นกำเนิดที่จำเป็น แต่ต้องการสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันมากเพื่อรักษาสภาพที่ไม่แตกต่าง เซลล์ ES ของหนูจะถูกเลี้ยงบนชั้นของเจลาตินเป็นเมทริกซ์นอกเซลล์ (เพื่อการรองรับ) และต้องการปัจจัยยับยั้งมะเร็งเม็ดเลือดขาว (LIF) ในสื่อซีรั่ม นอกจากนี้ยังพบว่าค็อกเทลยาที่มีสารยับยั้งGSK3Bและวิถี MAPK/ERK ที่เรียกว่า 2i สามารถรักษาความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ในการเพาะเลี้ยงเซลล์ต้นกำเนิดได้ ^{[ 25 ]}เซลล์ ESC ของมนุษย์จะถูกเลี้ยงบนชั้นตัวป้อนของไฟโบรบลาสต์ ตัวอ่อนของหนู และต้องการปัจจัยการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสต์พื้นฐาน (bFGF หรือ FGF-2) ^{[ 26 ]}หากไม่มีสภาวะการเพาะเลี้ยงที่เหมาะสมหรือการดัดแปลงทางพันธุกรรม^{[ 27 ]}เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนจะแตกต่างอย่างรวดเร็ว

เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมนุษย์ยังถูกกำหนดโดยการแสดงออกของปัจจัยการถอดรหัสและโปรตีนบนพื้นผิวเซลล์หลายชนิด ปัจจัยการถอดรหัสOct-4 , NanogและSox2ก่อให้เกิดเครือข่ายควบคุมหลักที่ช่วยให้มั่นใจได้ว่ายีนที่นำไปสู่การแยกตัวและการรักษาความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ จะถูกยับยั้ง^{[ 28 ]}แอนติเจนบนพื้นผิวเซลล์ที่ใช้กันทั่วไปในการระบุเซลล์ hES คือไกลโคลิปิดแอนติเจนตัวอ่อนเฉพาะระยะ 3และ 4 และแอนติเจนเคราแทนซัลเฟต Tra-1-60 และ Tra-1-81 คำจำกัดความระดับโมเลกุลของเซลล์ต้นกำเนิดนั้นรวมถึงโปรตีนอีกมากมายและยังคงเป็นหัวข้อของการวิจัย^{[ 29 ]}

ด้วยการใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนมนุษย์ในการผลิตเซลล์เฉพาะทาง เช่น เซลล์ประสาทหรือเซลล์หัวใจในห้องปฏิบัติการ นักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าถึงเซลล์ของมนุษย์วัยผู้ใหญ่ได้โดยไม่ต้องนำเนื้อเยื่อจากผู้ป่วย จากนั้นพวกเขาสามารถศึกษาเซลล์เฉพาะทางเหล่านี้อย่างละเอียดเพื่อพยายามหาสาเหตุของภาวะแทรกซ้อนของโรค หรือเพื่อศึกษาปฏิกิริยาของเซลล์ต่อยาใหม่ที่เสนอ

เนื่องจากความสามารถในการขยายตัวอย่างไม่จำกัดและความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ได้อย่างไม่จำกัด เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนจึงยังคงเป็นแหล่งที่มีศักยภาพทางทฤษฎีสำหรับการแพทย์ฟื้นฟูและการทดแทนเนื้อเยื่อหลังการบาดเจ็บหรือโรค^{[ 30 ]}อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันยังไม่มีการรักษาใดที่ได้รับการอนุมัติโดยใช้เซลล์ ES การทดลองในมนุษย์ครั้งแรกได้รับการอนุมัติจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกาในเดือนมกราคม 2552 ^{[ 31 ]}อย่างไรก็ตาม การทดลองในมนุษย์ไม่ได้เริ่มต้นจนกระทั่งวันที่ 13 ตุลาคม 2553 ในแอตแลนตาสำหรับการวิจัยเกี่ยวกับการบาดเจ็บไขสันหลังเมื่อวันที่ 14 พฤศจิกายน 2554 บริษัทที่ทำการทดลอง ( Geron Corporation ) ประกาศว่าจะยุติการพัฒนาโปรแกรมเซลล์ต้นกำเนิดต่อไป^{[ 32 ]}การแยกเซลล์ ES ออกเป็นเซลล์ที่ใช้งานได้ในขณะที่หลีกเลี่ยงการปฏิเสธการปลูกถ่ายเป็นเพียงอุปสรรคบางส่วนที่นักวิจัยเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนยังคงเผชิญอยู่^{[ 33 ]}เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนซึ่งมีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ได้หลายชนิด จำเป็นต้องได้รับสัญญาณเฉพาะสำหรับการแยกเซลล์อย่างถูกต้อง – หากฉีดเข้าไปในร่างกายอื่นโดยตรง เซลล์ ES จะแยกตัวไปเป็นเซลล์หลายชนิด ทำให้เกิดเนื้องอกเทอราโตมาปัจจุบันหลายประเทศมีมาตรการระงับหรือจำกัดการวิจัยเซลล์ ES ของมนุษย์หรือการผลิตเซลล์ ES ของมนุษย์สายพันธุ์ใหม่ เนื่องจากข้อโต้แย้งทางจริยธรรม

• 
  เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนของหนูที่มีเครื่องหมายเรืองแสง
• 
  กลุ่มเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมนุษย์บนชั้นเซลล์ไฟโบรบลาสต์ตัวอ่อนหนู

การใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนก่อให้เกิดข้อถกเถียงทางจริยธรรมและการเมืองอย่างมาก ประเด็นสำคัญของการถกเถียงคือสถานะทางศีลธรรมของตัวอ่อนมนุษย์ เนื่องจากกระบวนการได้มาซึ่งเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนมักเกี่ยวข้องกับการทำลายตัวอ่อนในระยะเริ่มต้น ผู้คัดค้านโต้แย้งว่าการกระทำนี้ละเมิดความศักดิ์สิทธิ์ของชีวิตมนุษย์ และเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้

เซลล์ต้นกำเนิดมีเซนไคม์ (MSC) หรือเซลล์สโตรมัลมีเซนไคม์ หรือที่รู้จักกันในชื่อเซลล์ส่งสัญญาณทางการแพทย์ เป็นที่ทราบกันว่าเป็นเซลล์ที่มีศักยภาพหลายอย่าง ซึ่งสามารถพบได้ในเนื้อเยื่อของผู้ใหญ่ เช่น กล้ามเนื้อ ตับ ไขกระดูก และเนื้อเยื่อไขมัน เซลล์ต้นกำเนิดมีเซนไคม์มักทำหน้าที่เป็นโครงสร้างค้ำจุนในอวัยวะต่างๆ ดังที่กล่าวมาข้างต้น และควบคุมการเคลื่อนที่ของสารต่างๆ MSC สามารถแยกตัวเป็นเซลล์หลายประเภท เช่น เซลล์ไขมัน เซลล์กระดูก และเซลล์กระดูกอ่อน ซึ่งได้มาจากชั้นมีโซเดอร์ม^{[ 34 ]}โดยชั้นมีโซเดอร์มจะช่วยเพิ่มองค์ประกอบของโครงกระดูกของร่างกาย เช่น กระดูกอ่อนหรือกระดูก คำว่า "meso" หมายถึงตรงกลาง ซึ่งมาจากภาษากรีก หมายความว่าเซลล์มีเซนไคม์สามารถเคลื่อนที่และเดินทางในช่วงการเจริญเติบโตของตัวอ่อนในระยะแรกระหว่างชั้นเอกโตเดอร์มและเอนโดเดอร์ม กลไกนี้ช่วยในการเติมช่องว่าง ดังนั้นจึงเป็นกุญแจสำคัญในการซ่อมแซมบาดแผลในสิ่งมีชีวิตที่โตเต็มวัยซึ่งเกี่ยวข้องกับเซลล์มีเซนไคม์ในชั้นหนังแท้ (ผิวหนัง) กระดูก หรือกล้ามเนื้อ^{[ 35 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดมีเซนไคม์ (Mesenchymal stem cells หรือ MSC) เป็นที่ทราบกันดีว่ามีความสำคัญต่อการแพทย์ฟื้นฟู มีการศึกษาอย่างกว้างขวางในการทดลองทางคลินิกเนื่องจากสามารถแยกได้ง่ายและให้ผลผลิตสูง มีความยืดหยุ่นสูง ทำให้สามารถกระตุ้นการอักเสบและส่งเสริมการเจริญเติบโตของเซลล์ การแบ่งเซลล์ และการฟื้นฟูเนื้อเยื่อที่ได้จากการปรับภูมิคุ้มกันและการกดภูมิคุ้มกัน MSC มาจากไขกระดูก ซึ่งต้องใช้กระบวนการที่รุนแรงในการแยกเซลล์ ปริมาณและคุณภาพของเซลล์ที่แยกได้จะแตกต่างกันไปตามอายุของผู้บริจาค เมื่อเปรียบเทียบอัตราของ MSC ในไขกระดูกที่ดูดออกมาและไขกระดูกสโตรมา ไขกระดูกที่ดูดออกมามักจะมีอัตรา MSC ต่ำกว่าไขกระดูกสโตรมา MSC เป็นที่ทราบกันดีว่ามีความหลากหลาย และแสดงเครื่องหมายความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ในระดับสูงเมื่อเทียบกับเซลล์ต้นกำเนิดชนิดอื่นๆ เช่น เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน^{[ 34 ]}การฉีด MSC นำไปสู่การรักษาบาดแผลโดยส่วนใหญ่ผ่านการกระตุ้นการสร้างหลอดเลือดใหม่^{[ 36 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน (ESCs) มีความสามารถในการแบ่งตัวอย่างไม่จำกัดในขณะที่ยังคงรักษาความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็น เซลล์ชนิดต่างๆ ได้ ซึ่งเป็นไปได้ด้วยกลไกเฉพาะในการควบคุมวงจรเซลล์^{[ 37 ]}เมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ร่างกาย ที่เพิ่มจำนวน ESCs มีลักษณะเฉพาะของวงจรเซลล์ที่ไม่เหมือนใคร เช่น การแบ่งเซลล์อย่างรวดเร็วที่เกิดจากระยะ G1 ที่สั้นลง การไม่มีระยะ G0และการปรับเปลี่ยนในจุดตรวจสอบวงจรเซลล์ซึ่งทำให้เซลล์ส่วนใหญ่อยู่ในระยะ Sตลอดเวลา^{[ 37 ] [ 38 ]}การแบ่งตัวอย่างรวดเร็วของ ESCs แสดงให้เห็นได้จากเวลาการคูณตัวที่สั้น ซึ่งมีช่วงตั้งแต่ 8 ถึง 10 ชั่วโมง ในขณะที่เซลล์ร่างกายมีเวลาการคูณตัวประมาณ 20 ชั่วโมงหรือนานกว่านั้น^{[ 39 ]}เมื่อเซลล์เกิดการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ชนิดอื่น คุณสมบัติเหล่านี้จะเปลี่ยนไป: ระยะ G1 และ G2 จะยาวขึ้น ส่งผลให้วงจรการแบ่งเซลล์ยาวขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างวงจรเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงอาจมีส่วนช่วยในการสร้างความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ได้^{[ 37 ]}

โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากระยะ G1 เป็นระยะที่เซลล์มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้น ระยะ G1 ที่สั้นลงจึงเป็นหนึ่งในลักษณะสำคัญของ ESC และมีบทบาทสำคัญในการรักษาสภาพ ที่ไม่เปลี่ยนแปลง แม้ว่ากลไกโมเลกุลที่แน่นอนจะยังคงเป็นที่เข้าใจเพียงบางส่วน แต่การศึกษาหลายชิ้นได้แสดงให้เห็นถึงข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีที่ ESC ดำเนินผ่านระยะ G1 และอาจรวมถึงระยะอื่นๆ ได้อย่างรวดเร็ว^{[ 38 ]}

วงจรเซลล์ถูกควบคุมโดยเครือข่ายที่ซับซ้อนของไซคลินไคเนสที่ขึ้นอยู่กับไซคลิน (Cdk) ตัวยับยั้งไคเนสที่ขึ้นอยู่กับไซคลิน (Cdkn) โปรตีนพ็อกเก็ตของตระกูลเรตินอบลาสโตมา (Rb) และปัจจัยเสริมอื่นๆ^{[ 39 ]}ข้อมูลเชิงลึกพื้นฐานเกี่ยวกับการควบคุมวงจรเซลล์ ESC ที่โดดเด่นได้มาจากการศึกษา ESC ของหนู (mESCs) ^{[ 38 ]} mESCs แสดงวงจรเซลล์ที่มีระยะ G1 ที่สั้นมาก ซึ่งทำให้เซลล์สามารถสลับระหว่างระยะ M และระยะ S ได้อย่างรวดเร็ว ในวงจรเซลล์ร่างกาย กิจกรรมแบบสั่นของคอมเพล็กซ์ Cyclin-Cdk จะถูกสังเกตในการทำงานตามลำดับ ซึ่งควบคุมตัวควบคุมที่สำคัญของวงจรเซลล์เพื่อเหนี่ยวนำการเปลี่ยนผ่านแบบทิศทางเดียวระหว่างระยะต่างๆ: Cyclin Dและ Cdk4/6 ทำงานในระยะ G1 ในขณะที่Cyclin EและCdk2ทำงานในช่วงระยะ G1 ตอนปลายและระยะ S และCyclin Aและ Cdk2 ทำงานในระยะ S และ G2 ในขณะที่Cyclin BและCdk1ทำงานในระยะ G2 และ M ^{[ 39 ]}อย่างไรก็ตาม ใน mESC กิจกรรมที่เป็นระเบียบและแกว่งไปมาของคอมเพล็กซ์ Cyclin-Cdk นี้จะไม่มีอยู่ แต่คอมเพล็กซ์ Cyclin E/Cdk2 จะทำงานอย่างต่อเนื่องตลอดวงจร ทำให้โปรตีนเรตินอบลาสโตมา (pRb) ถูก ฟอสฟอริเลตมากเกินไปและไม่ทำงาน ซึ่งช่วยให้เกิดการเปลี่ยนผ่านโดยตรงจากระยะ M ไปสู่ระยะ G1 ตอนปลาย ส่งผลให้ไม่มีไซคลินชนิด D และทำให้ระยะ G1 สั้นลง^{[ 38 ]}กิจกรรมของ Cdk2 มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อทั้งการควบคุมวงจรเซลล์และการตัดสินใจชะตากรรมของเซลล์ใน mESC การลดระดับกิจกรรมของ Cdk2 จะทำให้การดำเนินไปของระยะ G1 ยาวนานขึ้น สร้างวงจรเซลล์ที่คล้ายกับเซลล์ร่างกาย และกระตุ้นการแสดงออกของเครื่องหมายการแยกแยะ^{[ 40 ]}

ในเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมนุษย์ (hESCs) ระยะเวลาของ G1 จะสั้นลงอย่างมาก ซึ่งเป็นผลมาจากระดับ mRNA ที่สูงของยีน Cyclin D2 และ Cdk4 ที่เกี่ยวข้องกับ G1 และระดับโปรตีนควบคุมวงจรเซลล์ที่ต่ำซึ่งยับยั้งการดำเนินไปของวงจรเซลล์ที่ G1 เช่นp21 ^CipP1 , p27 ^Kip1และ p57 Kip2 ^{[ 37 ] [ 41 ] นอกจาก}นี้ ตัวควบคุมกิจกรรมของ Cdk4 และ Cdk6 เช่น สมาชิกในกลุ่มสารยับยั้ง Ink (p15, p16, p18 และ p19) จะแสดงออกในระดับต่ำหรือไม่มีเลย ดังนั้น เช่นเดียวกับ mESCs, hESCs จึงแสดงกิจกรรม Cdk สูง โดย Cdk2 แสดงกิจกรรมไคเนสสูงสุด นอกจากนี้ hESC ยังแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของ Cdk2 ในการควบคุมระยะ G1 เช่นเดียวกับ mESC โดยแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนจาก G1 ไป S จะล่าช้าเมื่อกิจกรรมของ Cdk2 ถูกยับยั้ง และ G1 จะหยุดชะงักเมื่อ Cdk2 ถูกน็อคดาวน์^{[ 37 ]}อย่างไรก็ตาม hESC มีระยะ G1 ที่ทำงานได้ ซึ่งแตกต่างจาก mESC hESC แสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของคอมเพล็กซ์ Cyclin E/Cdk2 และ Cyclin A/Cdk2 ขึ้นอยู่กับวงจรเซลล์ และจุดตรวจสอบ Rb ใน G1 ทำงานได้^{[ 39 ]}

ESC ยังมีลักษณะเฉพาะคือการทำงานของจุดตรวจสอบ G1 ไม่ทำงาน แม้ว่าจุดตรวจสอบ G1 จะมีความสำคัญต่อการรักษาเสถียรภาพของจีโนมก็ตาม ในการตอบสนองต่อความเสียหายของ DNAนั้น ESC จะไม่หยุดที่ G1 เพื่อซ่อมแซมความเสียหายของ DNA แต่จะอาศัยจุดตรวจสอบ S และ G2/M หรือเกิดอะพอพโทซิส การไม่มีจุดตรวจสอบ G1 ใน ESC ช่วยให้สามารถกำจัดเซลล์ที่มี DNA เสียหายได้ จึงหลีกเลี่ยงการกลายพันธุ์ที่อาจเกิดขึ้นจากการซ่อมแซม DNA ที่ไม่ถูกต้อง^{[ 37 ]}สอดคล้องกับแนวคิดนี้ ESC จึงมีความไวต่อความเสียหายของ DNA มากเป็นพิเศษเพื่อลดการกลายพันธุ์ที่ส่งต่อไปยังรุ่นต่อไป^{[ 39 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดดั้งเดิมที่อยู่ในอวัยวะของทารก ในครรภ์ เรียกว่าเซลล์ต้นกำเนิดของทารกในครรภ์^{[ 42 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดของทารกในครรภ์มีสองประเภท:

1. เซลล์ต้นกำเนิดจากเนื้อเยื่อของทารกในครรภ์นั้นได้มาจากเนื้อเยื่อของทารกในครรภ์ และโดยทั่วไปจะได้รับหลังจากทำแท้งเซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้ไม่ได้เป็นอมตะ แต่มีอัตราการแบ่งตัวสูงและมีศักยภาพในการพัฒนาไปเป็นเซลล์หลายชนิด
2. เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนนอกตัวอ่อนมาจากเยื่อหุ้มตัวอ่อนนอกตัวอ่อนและโดยทั่วไปไม่สามารถแยกแยะออกจากเซลล์ต้นกำเนิดของผู้ใหญ่ได้ เซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้ได้รับมาหลังคลอด พวกมันไม่เป็นอมตะ แต่มีการแบ่งเซลล์ในระดับสูง และมีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ได้^{[ 43 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดผู้ใหญ่ หรือที่เรียกว่าเซลล์ ต้น กำเนิดโซมาติก (จากภาษากรีก σωματικóς, "ของร่างกาย") คือเซลล์ต้นกำเนิดที่ทำหน้าที่บำรุงรักษาและซ่อมแซมเนื้อเยื่อที่พบ^{[ 44 ]}

ในมนุษย์ มีแหล่งที่มาของเซลล์ต้นกำเนิด จาก ผู้ใหญ่ที่สามารถเข้าถึงได้อยู่ 4 แหล่ง ได้แก่:

1. ไขกระดูกซึ่งต้องสกัดโดยการเก็บเกี่ยวโดยปกติจะสกัดจากกระดูกเชิงกรานผ่านการผ่าตัด^{[ 45 ]}
2. เนื้อเยื่อไขมัน (เซลล์ไขมัน) ซึ่งต้องสกัดออกโดยการดูดไขมัน^{[ 46 ]}
3. เลือดซึ่งต้องสกัดผ่านกระบวนการอะเฟเรซิสโดยเลือดจะถูกดึงออกจากผู้บริจาค (คล้ายกับการบริจาคเลือด) และผ่านเครื่องที่สกัดสเต็มเซลล์และส่งส่วนอื่นๆ ของเลือดกลับคืนสู่ผู้บริจาค^{[ 47 ]}
4. ของเหลวประจำเดือน^{[ 48 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดยังสามารถนำมาจากเลือดสายสะดือได้ทันทีหลังคลอด ในบรรดาเซลล์ต้นกำเนิดทุกประเภท การเก็บเกี่ยวเซลล์จากร่างกายตนเองมีความเสี่ยงน้อยที่สุด ตามคำจำกัดความ เซลล์จากร่างกายตนเองได้มาจากร่างกายของตนเอง เช่นเดียวกับการที่บุคคลสามารถเก็บเลือดของตนเองไว้สำหรับการผ่าตัดตามความสมัครใจได้^{[ 49 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดผู้ใหญ่ที่มีศักยภาพหลายอย่างนั้นหายากและโดยทั่วไปมีจำนวนน้อย แต่สามารถพบได้ในเลือดจากสายสะดือและเนื้อเยื่ออื่นๆ^{[ 50 ]}ไขกระดูกเป็นแหล่งที่อุดมสมบูรณ์ของเซลล์ต้นกำเนิดผู้ใหญ่^{[ 51 ]}ซึ่งถูกนำมาใช้ในการรักษาหลายสภาวะรวมถึงโรคตับแข็ง^{[ 52 ]}ภาวะขาดเลือดเรื้อรังที่แขนขา^{[ 53 ]}และภาวะหัวใจล้มเหลวระยะสุดท้าย^{[ 54 ]}ปริมาณเซลล์ต้นกำเนิดในไขกระดูกลดลงตามอายุและมีมากกว่าในเพศชายมากกว่าเพศหญิงในช่วงวัยเจริญพันธุ์^{[ 55 ]}การวิจัยเซลล์ต้นกำเนิดผู้ใหญ่ส่วนใหญ่ในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การกำหนดลักษณะศักยภาพและความสามารถในการสร้างตัวเองใหม่^{[ 56 ]}ความเสียหายของ DNA สะสมมากขึ้นตามอายุทั้งในเซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์ที่ประกอบขึ้นเป็นสภาพแวดล้อมของเซลล์ต้นกำเนิด การสะสมนี้ถือว่าเป็นสาเหตุอย่างน้อยบางส่วนที่ทำให้การทำงานของเซลล์ต้นกำเนิดผิดปกติมากขึ้นเมื่ออายุมากขึ้น (ดูทฤษฎีความเสียหายของ DNA ที่เกี่ยวข้องกับอายุ ) ^{[ 57 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดในผู้ใหญ่ส่วนใหญ่มีข้อจำกัดด้านสายพันธุ์ ( multipotent ) และโดยทั่วไปจะถูกเรียกตามแหล่งกำเนิดของเนื้อเยื่อ ( เซลล์ต้นกำเนิดมีเซนไคม์ เซลล์ต้นกำเนิดที่ได้จากเนื้อเยื่อไขมันเซลล์ต้นกำเนิดเยื่อบุหลอดเลือด เซลล์ต้นกำเนิดเยื่อฟันฯลฯ) ^{[ 58 ] [ 59 ]}เซลล์มิวส์ (เซลล์ที่ทนต่อความเครียดและสามารถเปลี่ยนแปลงสายพันธุ์ได้หลายสาย) เป็นเซลล์ต้นกำเนิดแบบ pluripotent ที่เพิ่งค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ พบได้ในเนื้อเยื่อของผู้ใหญ่หลายชนิด รวมถึงเนื้อเยื่อไขมัน ไฟโบรบลาสต์ในผิวหนัง และไขกระดูก แม้ว่าจะหายาก แต่เซลล์มิวส์สามารถระบุได้จากการแสดงออกของSSEA-3ซึ่งเป็นเครื่องหมายสำหรับเซลล์ต้นกำเนิดที่ยังไม่แตกต่าง และเครื่องหมายของเซลล์ต้นกำเนิดมีเซนไคม์ทั่วไป เช่น CD90, CD105เมื่อนำไปเพาะเลี้ยงแบบแขวนลอยเซลล์เดี่ยว เซลล์เหล่านี้จะสร้างกลุ่มเซลล์ที่มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาและการแสดงออกของยีนคล้ายกับเอ็มบริออยด์บอดี้ รวมถึงเครื่องหมาย pluripotent มาตรฐานเช่นOct4 , Sox2และNanog ^{[ 60 ]}

การรักษาด้วยสเต็มเซลล์จากผู้ใหญ่ประสบความสำเร็จในการรักษาโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวและมะเร็งกระดูก/เลือดที่เกี่ยวข้องมานานหลายปีผ่านการปลูกถ่ายไขกระดูก^{[ 61 ]}สเต็มเซลล์จากผู้ใหญ่ยังถูกนำมาใช้ในสัตวแพทยศาสตร์เพื่อรักษาอาการบาดเจ็บของเอ็นและเส้นเอ็นในม้าอีกด้วย^{[ 62 ]}

การใช้สเต็มเซลล์จากผู้ใหญ่ในการวิจัยและการรักษาไม่ได้เป็นที่ถกเถียงกัน มาก เท่ากับการใช้สเต็มเซลล์จากตัวอ่อนเนื่องจากการผลิตสเต็มเซลล์จากผู้ใหญ่ไม่จำเป็นต้องทำลายตัวอ่อนนอกจากนี้ ในกรณีที่สเต็มเซลล์จากผู้ใหญ่ได้มาจากผู้รับที่ตั้งใจไว้ ( การปลูกถ่ายแบบออโตกราฟต์ ) ความเสี่ยงของการปฏิเสธแทบจะไม่มีเลย ดังนั้น รัฐบาลสหรัฐฯ จึงให้เงินทุนสนับสนุนการวิจัยสเต็มเซลล์จากผู้ใหญ่มากขึ้น^{[ 63 ]}

ด้วยความต้องการเซลล์ต้นกำเนิดผู้ใหญ่ของมนุษย์ที่เพิ่มขึ้นทั้งเพื่อการวิจัยและการใช้งานทางคลินิก (โดยทั่วไปต้องใช้เซลล์ 1–5 ล้านเซลล์ต่อกิโลกรัมของน้ำหนักตัวต่อการรักษา) จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องเชื่อมช่องว่างระหว่างความต้องการขยายเซลล์ในหลอดทดลองและความสามารถในการควบคุมปัจจัยที่อยู่เบื้องหลังภาวะชราภาพจากการแบ่งตัว เซลล์ต้นกำเนิดผู้ใหญ่เป็นที่ทราบกันดีว่ามีอายุขัยจำกัดในหลอดทดลองและเข้าสู่ภาวะชราภาพจากการแบ่งตัวแทบจะตรวจไม่พบเมื่อเริ่มการเพาะเลี้ยงในหลอดทดลอง^{[ 64 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด (HSCs) มีความเสี่ยงต่อความเสียหายของ DNAและการกลายพันธุ์ที่เพิ่มขึ้นตามอายุ^{[ 65 ]}ความเสี่ยงนี้อาจอธิบายถึงความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของมะเร็งเม็ดเลือดที่เติบโตช้า (มะเร็งเม็ดเลือดชนิดไมอีลอยด์) ในผู้สูงอายุ^{[ 65 ]}ปัจจัยหลายอย่างดูเหมือนจะมีอิทธิพลต่อการแก่ตัวของ HSC รวมถึงการตอบสนองต่อการผลิตอนุมูลอิสระที่อาจทำให้เกิดความเสียหายต่อ DNA และการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงของโปรไฟล์เอพิเจเนติกส์^{[ 66 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดหลายชนิดเหล่านี้ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าเซลล์ต้นกำเนิดในระยะรอบคลอด พบได้ในน้ำคร่ำและเลือดจากสายสะดือ เซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้มีความเคลื่อนไหวสูง ขยายตัวได้อย่างกว้างขวางโดยไม่ต้องใช้เซลล์สนับสนุน และไม่ก่อให้เกิดเนื้องอกเซลล์ต้นกำเนิดจากน้ำคร่ำมีศักยภาพหลายอย่างและสามารถแยกตัวเป็นเซลล์ไขมัน เซลล์กระดูก เซลล์กล้ามเนื้อ เซลล์บุผนังหลอดเลือด เซลล์ตับ และเซลล์ประสาทได้^{[ 67 ]} เซลล์ต้นกำเนิดจากน้ำคร่ำเป็นหัวข้อการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่

การใช้สเต็มเซลล์จากน้ำคร่ำช่วยเอาชนะข้อโต้แย้งทางจริยธรรมในการใช้ตัวอ่อนมนุษย์เป็นแหล่งของเซลล์ คำสอน ของนิกายโรมันคาทอลิกห้ามการใช้สเต็มเซลล์จากตัวอ่อนในการทดลอง ดังนั้น หนังสือพิมพ์ วาติกัน " Osservatore Romano " จึงเรียกสเต็มเซลล์จากน้ำคร่ำว่า "อนาคตของการแพทย์" ^{[ 68 ]}

สามารถเก็บเซลล์ต้นกำเนิดจากน้ำคร่ำสำหรับผู้บริจาคหรือเพื่อใช้เองได้: ธนาคารเซลล์ต้นกำเนิดจากน้ำคร่ำแห่งแรกของสหรัฐอเมริกา^{[ 69 ] [ 70 ]}เปิดทำการในปี 2009 ที่เมืองเมดฟอร์ด รัฐแมสซาชูเซตส์ โดย บริษัท Biocell Center Corporation ^{[ 71 ] [ 72 ] [ 73 ]}และร่วมมือกับโรงพยาบาลและมหาวิทยาลัยต่างๆ ทั่วโลก^{[ 74 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดในผู้ใหญ่มีข้อจำกัดในด้านศักยภาพ กล่าวคือ ต่างจากเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน (ESCs) เซลล์ต้นกำเนิดในผู้ใหญ่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์จากทั้งสามชั้นของเนื้อเยื่อต้นกำเนิดได้ ดังนั้นจึงจัดเป็นเซลล์ที่มีศักยภาพในการ เปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์หลายชนิด ( multipotent )

อย่างไรก็ตามการตั้งโปรแกรมใหม่ช่วยให้สามารถสร้างเซลล์ที่มีศักยภาพหลายอย่าง หรือเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างที่ถูกเหนี่ยวนำ (iPSCs) จากเซลล์ผู้ใหญ่ได้ เซลล์เหล่านี้ไม่ใช่เซลล์ต้นกำเนิดของผู้ใหญ่ แต่เป็นเซลล์ร่างกาย (เช่น เซลล์เยื่อบุผิว) ที่ถูกตั้งโปรแกรมใหม่เพื่อให้เกิดเซลล์ที่มีศักยภาพหลายอย่าง การใช้การตั้งโปรแกรมทางพันธุกรรมด้วยปัจจัยการถอดรหัส โปรตีน ทำให้ได้เซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างที่มีความสามารถคล้ายกับ ESC ^{[ 75 ] [ 76 ] [ 77 ]}การสาธิตครั้งแรกของเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างที่ถูกเหนี่ยวนำนั้นดำเนินการโดยShinya Yamanakaและเพื่อนร่วมงานของเขาที่มหาวิทยาลัยเกียวโต [ ^{78 ] พวก}เขาใช้ปัจจัยการถอดรหัสOct3/4 , Sox2 , c-MycและKlf4ในการตั้งโปรแกรมเซลล์ไฟโบรบลาสต์ของหนูให้เป็นเซลล์ที่มีศักยภาพหลายอย่าง^{[ 75 ] [ 79 ]}งานวิจัยต่อมาใช้ปัจจัยเหล่านี้ในการเหนี่ยวนำศักยภาพหลายอย่างในเซลล์ไฟโบรบลาสต์ของมนุษย์^{[ 80 ]} Junying Yu , James Thomsonและเพื่อนร่วมงานของพวกเขาที่มหาวิทยาลัยวิสคอนซิน–แมดิสันใช้ปัจจัยชุดที่แตกต่างกัน ได้แก่ Oct4, Sox2, Nanog และ Lin28 และทำการทดลองโดยใช้เซลล์จากหนังหุ้มปลายอวัยวะเพศชาย[ 75 ^{] [ 81 ]อย่างไรก็ตามพวก}เขาสามารถจำลอง การค้นพบของ Yamanakaที่ว่าการเหนี่ยวนำความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ในเซลล์มนุษย์นั้นเป็นไปได้

เซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เกิดความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ (iPSCs) แตกต่างจากเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน พวกมันมีคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกันหลายอย่าง เช่น ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ ชนิดต่างๆและศักยภาพในการแยกตัว การแสดงออกของยีน ที่เกี่ยวข้องกับความสามารถใน การเปลี่ยนแปลง เป็นเซลล์ชนิดต่างๆ รูปแบบทางเอพิเจเนติ กส์ การสร้าง เอ็มบริออยด์ บอดี้ และ เท อราโตมาและการสร้างไคเม ราที่มีชีวิต ^{[ 78 ] [ 79 ]}แต่ก็มีความแตกต่างกันหลายประการในคุณสมบัติเหล่านี้ โครมาตินของ iPSCs ดูเหมือนจะ "ปิด" หรือมีการเติมหมู่เมทิลมากกว่าของ ESCs ^{[ 78 ] [ 79 ]}ในทำนองเดียวกัน รูปแบบการแสดงออกของยีนระหว่าง ESCs และ iPSCs หรือแม้แต่ iPSCs ที่มาจากแหล่งกำเนิดที่แตกต่างกันก็แตกต่างกัน^{[ 78 ]}ดังนั้นจึงมีคำถามเกี่ยวกับ "ความสมบูรณ์" ของการสร้างโปรแกรมใหม่และความทรงจำทางร่างกายของเซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เกิดความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ อย่างไรก็ตาม การเหนี่ยวนำเซลล์ร่างกายให้เป็นเซลล์ที่มีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ดูเหมือนจะเป็นไปได้

จากผลความสำเร็จของการทดลองเหล่านี้เอียน วิลมุตผู้ซึ่งมีส่วนช่วยในการสร้างสัตว์โคลนนิ่งตัวแรกคือแกะดอลลี่ได้ประกาศว่าเขาจะเลิกใช้การถ่ายโอนนิวเคลียสของเซลล์ร่างกายเป็นแนวทางในการวิจัย^{[ 82 ]}

ความสามารถในการเหนี่ยวนำให้เกิดความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ เป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อโดยการจัดเตรียมโครงสร้างและสภาพแวดล้อมขนาดเล็กที่เหมาะสม iPSC สามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ที่มีการประยุกต์ใช้ในการรักษา และสำหรับ แบบจำลอง ในหลอดทดลองเพื่อศึกษาพิษและพยาธิกำเนิด^{[ 83 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เกิดความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ (IPSCs) มีข้อดีในการรักษาหลายประการ เช่นเดียวกับ ESCs พวก มันมีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ได้ ดังนั้นจึงมี ศักยภาพ ในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิด ต่างๆ ได้อย่างมาก ในทางทฤษฎีแล้ว พวกมันสามารถสร้างเซลล์ใดๆ ก็ได้ภายในร่างกายมนุษย์ (หากการรีโปรแกรม ให้เป็นเซลล์ที่มีความสามารถ ในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ นั้น "สมบูรณ์") ^{[ 78 ]}ยิ่งไปกว่านั้น ต่างจาก ESCs พวกมันอาจช่วยให้แพทย์สามารถสร้างสายเซลล์ต้นกำเนิดที่มีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ สำหรับผู้ป่วยแต่ละรายได้^{[ 84 ]}ตัวอย่างเลือดแช่แข็งสามารถใช้เป็นแหล่งที่มีค่าของเซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยว นำให้เกิดความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ได้ ^{[ 85 ]}เซลล์ต้นกำเนิดเฉพาะบุคคลของผู้ป่วยช่วยให้สามารถคัดกรองผลข้างเคียงก่อนการรักษาด้วยยา ตลอดจนลดความเสี่ยงของการปฏิเสธการปลูกถ่าย^{[ 84 ]}แม้ว่าปัจจุบันการใช้งานทางการรักษาของ iPSCs จะยังมีจำกัด แต่ก็มีศักยภาพอย่างมากสำหรับการใช้งานในอนาคตในการรักษาทางการแพทย์และการวิจัย

ปัจจัยสำคัญที่ควบคุมวงจรเซลล์ยังควบคุมความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆได้ด้วย ดังนั้น การจัดการยีนที่เกี่ยวข้องสามารถรักษาความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ และตั้งโปรแกรมเซลล์ร่างกายใหม่ให้เป็นเซลล์ที่มีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็น เซลล์ชนิดต่างๆ ได้ ^{[ 39 ]}อย่างไรก็ตาม การตั้งโปรแกรมเซลล์ร่างกายใหม่มักมีประสิทธิภาพต่ำและถือว่าเป็นแบบสุ่ม^{[ 86 ]}

ด้วยแนวคิดที่ว่าวงจรเซลล์ที่เร็วขึ้นเป็นองค์ประกอบสำคัญของความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ประสิทธิภาพการสร้างเซลล์ใหม่จึงสามารถปรับปรุงได้ วิธีการปรับปรุงความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ผ่านการจัดการตัวควบคุมวงจรเซลล์ ได้แก่ การแสดงออกมากเกินไปของ Cyclin D/Cdk4 การฟอสโฟรีเลชั่นของSox2ที่ S39 และ S253 การแสดงออกมากเกินไปของ Cyclin A และ Cyclin E การลดระดับ Rb และการลดระดับสมาชิกใน กลุ่ม Cip/Kipหรือกลุ่ม Ink ^{[ 39 ]}นอกจากนี้ ประสิทธิภาพการสร้างเซลล์ใหม่ยังมีความสัมพันธ์กับจำนวนการแบ่งเซลล์ที่เกิดขึ้นในช่วงระยะสุ่ม ซึ่งแสดงให้เห็นได้จากประสิทธิภาพการสร้างเซลล์ใหม่ของเซลล์ที่แก่กว่าหรือแบ่งตัวช้าที่ลดลง^{[ 87 ]}

ลำดับวงศ์เป็นขั้นตอนสำคัญในการวิเคราะห์ตัวอ่อนที่กำลังพัฒนา เนื่องจากลำดับวงศ์ของเซลล์แสดงความสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ในแต่ละการแบ่งตัว ซึ่งช่วยในการวิเคราะห์ลำดับวงศ์ของเซลล์ต้นกำเนิดตลอดทาง ซึ่งช่วยในการรับรู้ประสิทธิภาพ อายุขัย และปัจจัยอื่นๆ ของเซลล์ต้นกำเนิด ด้วยเทคนิคของลำดับวงศ์ของเซลล์ สามารถวิเคราะห์ยีนกลายพันธุ์ในโคลนเซลล์ต้นกำเนิด ซึ่งสามารถช่วยในเส้นทางทางพันธุกรรม เส้นทางเหล่านี้สามารถควบคุมการทำงานของเซลล์ต้นกำเนิดได้^{[ 88 ]}

เพื่อให้แน่ใจว่าเซลล์ต้นกำเนิดสามารถสร้างตัวเองขึ้นใหม่ได้ เซลล์ต้นกำเนิดจะผ่านการแบ่งเซลล์สองประเภท (ดู แผนภาพ การแบ่งเซลล์และการแยกตัวของ เซลล์ต้นกำเนิด ) การแบ่งแบบสมมาตรจะให้กำเนิดเซลล์ลูกสาวที่เหมือนกันสองเซลล์ซึ่งมีคุณสมบัติของเซลล์ต้นกำเนิด ในทางกลับกัน การแบ่งแบบไม่สมมาตรจะให้กำเนิดเซลล์ต้นกำเนิดเพียงเซลล์เดียวและเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพในการสร้างตัวเองขึ้นใหม่อย่างจำกัด เซลล์ต้นกำเนิดสามารถผ่านการแบ่งเซลล์หลายรอบก่อนที่จะแยกตัวเป็นเซลล์ที่สมบูรณ์ได้ เป็นไปได้ว่าความแตกต่างทางโมเลกุลระหว่างการแบ่งแบบสมมาตรและแบบไม่สมมาตรอยู่ที่การแยกตัวที่แตกต่างกันของโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ (เช่นตัวรับ ) ระหว่างเซลล์ลูกสาว^{[ 89 ]}

ทฤษฎีทางเลือกอีกประการหนึ่งคือ เซลล์ต้นกำเนิดยังคงไม่แตกต่างเนื่องจากสัญญาณสิ่งแวดล้อมในบริเวณ เฉพาะของพวกมัน เซลล์ต้นกำเนิดจะแตกต่างเมื่อพวกมันออกจากบริเวณนั้นหรือไม่ได้รับสัญญาณเหล่านั้นอีกต่อไป การศึกษาใน รังไข่ ของแมลงหวี่ได้ระบุสัญญาณdecapentaplegicและ adherens junctions ที่ป้องกันไม่ให้เซลล์ต้นกำเนิดในรังไข่แตกต่าง^{[ 90 ] [ 91 ]}

ในสหรัฐอเมริกา คำสั่งบริหารที่ 13505 กำหนดว่าเงินทุนของรัฐบาลกลางสามารถใช้สำหรับการวิจัยที่ใช้เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมนุษย์ (hESC) ที่ได้รับการอนุมัติ แต่ไม่สามารถใช้เพื่อสร้างเซลล์สายพันธุ์ใหม่ได้^{[ 92 ]}แนวทางการวิจัยเซลล์ต้นกำเนิดมนุษย์ของสถาบันสุขภาพแห่งชาติ (NIH) ซึ่งมีผลบังคับใช้เมื่อวันที่ 7 กรกฎาคม 2552 ได้นำคำสั่งบริหารที่ 13505 มาใช้โดยกำหนดเกณฑ์ที่เซลล์ hESC ต้องมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดเพื่อได้รับการอนุมัติเงินทุน^{[ 93 ]}สามารถเข้าถึงทะเบียนเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมนุษย์ของ NIH ได้ทางออนไลน์และมีข้อมูลล่าสุดเกี่ยวกับเซลล์สายพันธุ์ที่มีสิทธิ์ได้รับเงินทุนจาก NIH ^{[ 94 ]}ณ เดือนมกราคม 2565 มีเซลล์สายพันธุ์ที่ได้รับการอนุมัติแล้ว 486 สายพันธุ์^{[ 95 ]}

การบำบัดด้วยสเต็มเซลล์คือการใช้สเต็มเซลล์เพื่อรักษาหรือป้องกันโรคหรือภาวะต่างๆ^{[ 96 ]}การปลูกถ่ายไขกระดูกเป็นรูปแบบหนึ่งของการบำบัดด้วยสเต็มเซลล์ที่ใช้มานานหลายปีแล้ว เนื่องจากได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการทดลองทางคลินิก^{[ 97 ] [ 98 ]}การปลูกถ่ายสเต็มเซลล์อาจช่วยเสริมสร้างความแข็งแรงของหัวใจห้องซ้ายล่าง รวมถึงช่วยรักษาเนื้อเยื่อหัวใจให้กับผู้ป่วยที่เคยเป็นโรคหัวใจวายมาก่อน^{[ 99 ]}

การปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด (HSCT) ถูกนำมาใช้รักษาผู้ป่วยที่มีภาวะต่างๆ เช่นโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวและมะเร็งต่อมน้ำเหลืองมานานกว่า 50 ปีแล้วนี่เป็นเพียงรูปแบบเดียวของการบำบัดด้วยเซลล์ต้นกำเนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย^{[ 97 ] [ 98 ] [ 100 ]}ณ ปี 2016 การบำบัดที่ได้รับการยอมรับโดยใช้เซลล์ต้นกำเนิดเพียงอย่างเดียวคือการปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด^{[ 4 ]}โดยปกติแล้วจะเป็นการ ปลูกถ่าย ไขกระดูกแต่เซลล์ยังสามารถได้มาจากเลือดจากสายสะดือได้ อีกด้วย ขณะนี้ กำลังมีการวิจัยเพื่อพัฒนาแหล่งที่มาต่างๆ ของเซลล์ต้นกำเนิด รวมถึงการประยุกต์ใช้การรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิดสำหรับโรคทางระบบประสาทเสื่อม^{[ 101 ] [ 30 ] [ 102 ]}และภาวะต่างๆ เช่นโรคเบาหวานและโรค หัวใจ

การรักษาด้วยสเต็มเซลล์อาจช่วยลดอาการของโรคหรือภาวะที่กำลังรักษาอยู่ การลดอาการอาจช่วยให้ผู้ป่วยลดการใช้ยาสำหรับโรคหรือภาวะนั้นได้ การรักษาด้วยสเต็มเซลล์ยังอาจให้ความรู้แก่สังคมเพื่อความเข้าใจสเต็มเซลล์และการรักษาในอนาคตเพิ่มเติม^{[ 103 ]}หลักการของแพทย์คือการไม่ก่อให้เกิดอันตราย และสเต็มเซลล์ทำให้หลักการนี้ง่ายกว่าที่เคย การผ่าตัดโดยธรรมชาติแล้วเป็นอันตราย ต้องมีการตัดเนื้อเยื่อออกเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ประสบความสำเร็จ การใช้สเต็มเซลล์อาจช่วยป้องกันอันตรายจากการผ่าตัดได้ นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดโรค และหากขั้นตอนล้มเหลว อาจต้องผ่าตัดเพิ่มเติม ความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการดมยาสลบก็สามารถกำจัดได้ด้วยสเต็มเซลล์^{[ 104 ]}ยิ่งไปกว่านั้น สเต็มเซลล์ยังถูกเก็บเกี่ยวจากร่างกายของผู้ป่วยและนำไปใช้ใหม่ในบริเวณที่ต้องการ เนื่องจากมาจากร่างกายของผู้ป่วยเอง จึงเรียกว่าการรักษาแบบออโตโลจัส การรักษาด้วยเซลล์ของผู้ป่วยเองถือว่าปลอดภัยที่สุด เนื่องจากมีโอกาสน้อยมากที่ร่างกายจะปฏิเสธเซลล์จากผู้บริจาค

การรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิดอาจต้องใช้ยากดภูมิคุ้มกันเนื่องจากต้องมีการฉายรังสีเพื่อกำจัดเซลล์เดิมของผู้ป่วยก่อนการปลูกถ่าย หรือเนื่องจากระบบภูมิคุ้มกันของผู้ป่วยอาจโจมตีเซลล์ต้นกำเนิด วิธีหนึ่งที่จะหลีกเลี่ยงความเป็นไปได้ข้อที่สองคือการใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากผู้ป่วยคนเดียวกันกับที่กำลังได้รับการรักษา

ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ในเซลล์ต้นกำเนิดบางชนิดอาจทำให้การได้รับเซลล์ชนิดใดชนิดหนึ่งทำได้ยาก นอกจากนี้ยังยากที่จะได้รับเซลล์ชนิดที่ต้องการอย่างแม่นยำ เนื่องจากเซลล์ในประชากรไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ อย่างสม่ำเสมอ เซลล์ที่ยังไม่เปลี่ยนแปลงอาจสร้างเนื้อเยื่อชนิดอื่นที่ไม่ใช่ชนิดที่ต้องการได้^{[ 105 ]}

เซลล์ต้นกำเนิดบางชนิดก่อให้เกิดเนื้องอกหลังการปลูกถ่าย^{[ 106 ]}ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ เชื่อมโยงกับการก่อตัวของเนื้องอกโดยเฉพาะในเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน เซลล์ต้นกำเนิดของทารกในครรภ์ และเซลล์ต้นกำเนิดที่เหนี่ยวนำให้เกิดความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ เซลล์ต้นกำเนิดของทารกในครรภ์ก่อให้เกิดเนื้องอกแม้จะมีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ^{[ 107 ]}

ข้อกังวลด้านจริยธรรมยังเกิดขึ้นเกี่ยวกับการใช้หรือการวิจัยเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน การเก็บเกี่ยวเซลล์จากบลาสโตซิสต์ส่งผลให้บลาสโตซิสต์ตาย ข้อกังวลคือบลาสโตซิสต์ควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นชีวิตมนุษย์หรือไม่^{[ 108 ]}การถกเถียงในประเด็นนี้ส่วนใหญ่เป็นการถกเถียงเชิงปรัชญา ไม่ใช่เชิงวิทยาศาสตร์

การท่องเที่ยวเซลล์ต้นกำเนิดเป็นส่วนหนึ่งของ อุตสาหกรรม การท่องเที่ยวทางการแพทย์ที่ผู้ป่วยเดินทางมาเพื่อรับการรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิด^{[ 109 ]}

สหรัฐอเมริกามีการขยายสาขาของ "คลินิกเซลล์ต้นกำเนิด" อย่างรวดเร็ว^{[ 110 ]}การรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิดสร้างผลกำไรมหาศาลให้กับคลินิก การโฆษณาดูน่าเชื่อถือ แต่ประสิทธิภาพและความปลอดภัยของการรักษายังไม่ได้รับการพิสูจน์ ผู้ป่วยบางครั้งอาจประสบกับภาวะแทรกซ้อน เช่น เนื้องอกที่กระดูกสันหลัง^{[ 111 ]}และเสียชีวิต ค่าใช้จ่ายที่สูงยังอาจนำไปสู่ปัญหาทางการเงินได้อีกด้วย^{[ 111 ]}นักวิจัยระบุว่าจำเป็นต้องให้ความรู้แก่สาธารณชน ผู้ป่วย และแพทย์เกี่ยวกับเรื่องนี้^{[ 112 ]}

ตามข้อมูลจากสมาคมวิจัยเซลล์ต้นกำเนิดนานาชาติซึ่งเป็นองค์กรวิชาการที่ใหญ่ที่สุดที่สนับสนุนการวิจัยเซลล์ต้นกำเนิด การบำบัดด้วยเซลล์ต้นกำเนิดยังอยู่ระหว่างการพัฒนาและยังไม่สามารถกล่าวได้ว่าได้รับการพิสูจน์ แล้ว ^{[ 113 ] [ 114 ]}แพทย์ควรแจ้งให้ผู้ป่วยทราบว่าการทดลองทางคลินิกยังคงดำเนินการเพื่อตรวจสอบว่าการบำบัดเหล่านี้ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพหรือไม่ แต่คลินิกที่ไร้จริยธรรมบางแห่งนำเสนอการบำบัดเหล่านี้ว่าได้รับการพิสูจน์แล้ว^{[ 115 ]}

สิทธิบัตรพื้นฐานบางส่วนที่ครอบคลุมเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมนุษย์เป็นของมูลนิธิวิจัยศิษย์เก่าวิสคอนซิน (WARF) ได้แก่ สิทธิบัตรหมายเลข 5,843,780, 6,200,806 และ 7,029,913 ซึ่งคิดค้นโดยJames A. Thomson WARF ไม่บังคับใช้สิทธิบัตรเหล่านี้กับนักวิทยาศาสตร์ในสถาบันการศึกษา แต่บังคับใช้กับบริษัทต่างๆ^{[ 116 ]}

^{ในปี พ.ศ. 2549 มูลนิธิสิทธิบัตรสาธารณะ [ 117 ]} ได้ยื่น คำร้องต่อสำนักงานสิทธิบัตรและเครื่องหมายการค้าของสหรัฐอเมริกา (USPTO) เพื่อขอให้พิจารณาสิทธิบัตรทั้งสามฉบับอีกครั้งในนามของลูกค้า ซึ่งเป็นกลุ่มเฝ้าระวังสิทธิบัตรที่ไม่แสวงหาผลกำไรชื่อConsumer Watchdog (เดิมชื่อ Foundation for Taxpayer and Consumer Rights) ^{[ 116 ]}ในกระบวนการพิจารณาใหม่ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเจรจาหลายรอบระหว่าง USPTO และฝ่ายต่างๆ USPTO เห็นด้วยกับ Consumer Watchdog ในเบื้องต้นและปฏิเสธข้อเรียกร้องทั้งหมดในสิทธิบัตรทั้งสามฉบับ^{[ 118 ]}อย่างไรก็ตาม เพื่อเป็นการตอบสนอง WARF ได้แก้ไขข้อเรียกร้องของสิทธิบัตรทั้งสามฉบับให้แคบลง และในปี พ.ศ. 2551 USPTO พบว่าข้อเรียกร้องที่แก้ไขแล้วในสิทธิบัตรทั้งสามฉบับนั้นสามารถจดสิทธิบัตรได้ การตัดสินใจเกี่ยวกับสิทธิบัตรฉบับหนึ่ง (7,029,913) สามารถอุทธรณ์ได้ ในขณะที่การตัดสินใจเกี่ยวกับอีกสองฉบับนั้นไม่สามารถอุทธรณ์ได้^{[ 119 ] [ 120 ]} Consumer Watchdog ยื่นอุทธรณ์การอนุมัติสิทธิบัตร '913 ต่อคณะกรรมการอุทธรณ์และการแทรกแซงสิทธิบัตร (BPAI) ของ USPTO ซึ่งได้อนุมัติคำอุทธรณ์ และในปี 2010 BPAI ตัดสินว่าข้อเรียกร้องที่แก้ไขแล้วของสิทธิบัตร '913 ไม่สามารถจดสิทธิบัตรได้^{[ 121 ]}อย่างไรก็ตาม WARF สามารถเปิดการดำเนินคดีใหม่ได้ และได้ดำเนินการแก้ไขข้อเรียกร้องของสิทธิบัตร '913 อีกครั้งเพื่อให้แคบลง และในเดือนมกราคม 2013 ข้อเรียกร้องที่แก้ไขแล้วได้รับการอนุมัติ^{[ 122 ]}

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2556 Consumer Watchdog ประกาศว่าจะยื่นอุทธรณ์คำตัดสินที่อนุญาตให้มีการอ้างสิทธิ์ในสิทธิบัตร '913 ต่อศาลอุทธรณ์แห่งสหรัฐอเมริกาสำหรับเขตวงจรของรัฐบาลกลาง (CAFC) ซึ่งเป็นศาลอุทธรณ์ของรัฐบาลกลางที่พิจารณาคดีสิทธิบัตร^{[ 123 ]}ในการพิจารณาคดีในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2556 CAFC ได้ตั้งคำถามว่า Consumer Watchdog มีสิทธิทางกฎหมายในการยื่นอุทธรณ์หรือไม่ คดีไม่สามารถดำเนินการต่อไปได้จนกว่าประเด็นดังกล่าวจะได้รับการแก้ไข^{[ 124 ]}

โรคและภาวะต่างๆ ที่กำลังอยู่ระหว่างการวิจัยการรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิด ได้แก่:

• โรคเบาหวาน^{[ 125 ]}
• ผมร่วงจากฮอร์โมนแอนโดรเจน^{[ 126 ] [ 127 ]}
• โรคข้ออักเสบรูมาตอยด์^{[ 125 ]}
• โรคพาร์กินสัน^{[ 125 ]}
• โรคอัลไซเมอร์^{[ 125 ]}
• โรคระบบทางเดินหายใจ^{[ 128 ]}
• โรคข้อเสื่อม^{[ 125 ]}
• การซ่อมแซม โรค หลอดเลือดสมองและการบาดเจ็บที่สมอง^{[ 129 ]}
• ความบกพร่องทางการเรียนรู้เนื่องจากความผิดปกติแต่กำเนิด^{[ 130 ]}
• การซ่อมแซมการบาดเจ็บไขสันหลัง^{[ 131 ]}
• กล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด^{[ 132 ]}
• การรักษาโรคมะเร็ง^{[ 129 ]}
• การกลับคืนสู่สภาพเดิมของศีรษะล้าน^{[ 133 ]}
• ทดแทนฟัน ที่หายไป ^{[ 134 ]}
• ซ่อมแซมการได้ยิน^{[ 135 ]}
• ฟื้นฟูการมองเห็น^{[ 136 ]}และซ่อมแซมความเสียหายของกระจกตา^{[ 137 ]}
• โรคกล้ามเนื้ออ่อนแรงเอมีโอโทรฟิก^{[ 138 ]}
• โรคโครห์น^{[ 139 ]}
• การสมานแผล^{[ 140 ]}
• ภาวะมีบุตรยากในเพศชายเนื่องจากขาดเซลล์ต้นกำเนิดสเปิร์ม^{[ 141 ]}ในการศึกษาล่าสุด นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบวิธีแก้ปัญหานี้โดยการสร้างเซลล์ใหม่และเปลี่ยนให้เป็นสเปิร์ม การศึกษาอื่นๆ ได้พิสูจน์การฟื้นฟูการสร้างสเปิร์มโดยการนำเซลล์ iPSC ของมนุษย์เข้าไปในอัณฑะของหนู ซึ่งอาจหมายถึงการสิ้นสุดของภาวะไม่มีอสุจิ^{[ 142 ]}
• ภาวะมีบุตรยากในสตรี : โอโอไซต์ที่สร้างจากเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน นักวิทยาศาสตร์ค้นพบเซลล์ต้นกำเนิดรังไข่ ซึ่งเป็นเซลล์ชนิดหายาก (0.014%) ที่พบในรังไข่ เซลล์เหล่านี้อาจใช้เป็นวิธีการรักษาไม่เพียงแต่ภาวะมีบุตรยากเท่านั้น แต่ยังรวมถึงภาวะรังไข่เสื่อมก่อนวัย (POI) ด้วย^{[ 143 ]}งานวิจัยใหม่ที่เผยแพร่ใน Science Direct ชี้ให้เห็นว่าฟอลลิเคิลรังไข่สามารถถูกกระตุ้นให้เจริญเติบโตในสภาพแวดล้อมของรังไข่ได้โดยใช้เซลล์ต้นกำเนิดที่มีอยู่ในไขกระดูกการศึกษานี้ดำเนินการโดยการฉีดเซลล์ต้นกำเนิดไขกระดูกของมนุษย์เข้าไปในหนูที่มีภูมิคุ้มกันบกพร่องเพื่อปรับปรุงการปฏิสนธิ^{[ 144 ]}การศึกษาอีกชิ้นหนึ่งที่ดำเนินการโดยใช้หนูที่มีการทำงานของรังไข่เสียหายจากเคมีบำบัดพบว่า การบำบัด ในร่างกายด้วยเซลล์ต้นกำเนิดไขกระดูกสามารถรักษารังไข่ที่เสียหายได้^{[ 145 ]}การศึกษาทั้งสองนี้เป็นเพียงการพิสูจน์แนวคิดและจำเป็นต้องมีการทดสอบเพิ่มเติม แต่มีความเป็นไปได้ที่จะปรับปรุงภาวะเจริญพันธุ์สำหรับบุคคลที่มี POI จากการรักษาด้วยเคมีบำบัด
• ภาวะขาดเลือดรุนแรงที่แขนขา^{[ 146 ]}

กำลังดำเนินการวิจัยเพื่อพัฒนาแหล่งที่มาต่างๆ สำหรับสเต็มเซลล์^{[ 147 ]}

งานวิจัยกำลังพยายามสร้างออร์แกนอยด์โดยใช้เซลล์ต้นกำเนิด ซึ่งจะช่วยให้เข้าใจพัฒนาการของมนุษย์การสร้างอวัยวะและการจำลองโรคของมนุษย์ ได้ดียิ่งขึ้น ^{[ 148 ]}เซลล์ 'ผู้จัดระเบียบสังเคราะห์' (SO) ที่ได้รับการดัดแปลงทางวิศวกรรมสามารถสั่งการให้เซลล์ต้นกำเนิดเติบโตเป็นเนื้อเยื่อและอวัยวะที่เฉพาะเจาะจงได้ โปรแกรมนี้ใช้โมเลกุลโปรตีนยึดเกาะเซลล์ (CAM) ทั้งแบบดั้งเดิมและแบบสังเคราะห์ที่ช่วยทำให้เซลล์เหนียว เซลล์ผู้จัดระเบียบจะประกอบตัวเองรอบๆ ESC ของหนู เซลล์เหล่านี้ได้รับการดัดแปลงทางวิศวกรรมให้ผลิตมอร์โฟเจน (โมเลกุลส่งสัญญาณ) ที่ควบคุมการพัฒนาของเซลล์ตามความเข้มข้น มอร์โฟเจนที่ส่งมาจะกระจายตัว ทำให้มีความเข้มข้นสูงขึ้นใกล้แหล่งกำเนิดและมีความเข้มข้นต่ำลงไกลออกไป การไล่ระดับเหล่านี้ส่งสัญญาณถึงบทบาทขั้นสุดท้ายของเซลล์ เช่น เซลล์ประสาท เซลล์ผิวหนัง หรือเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน เซลล์ผู้จัดระเบียบที่ได้รับการดัดแปลงทางวิศวกรรมยังติดตั้งสวิตช์เคมีที่ช่วยให้นักวิจัยสามารถเปิดและปิดการส่งคำสั่งของเซลล์ได้ รวมถึง 'สวิตช์ฆ่าตัวตาย' สำหรับกำจัดเซลล์เมื่อจำเป็น SOs พกพาข้อมูลเชิงพื้นที่และชีวเคมี ทำให้สามารถใช้ดุลยพินิจอย่างมากในการสร้างออร์แกนอยด์ได้^{[ 149 ]}

ความเป็นพิษต่อตับและการบาดเจ็บของตับที่เกิดจากยาเป็นสาเหตุสำคัญของความล้มเหลวของยาใหม่ในการพัฒนาและการถอนออกจากตลาด ซึ่งเน้นย้ำถึงความจำเป็นของการทดสอบคัดกรอง เช่น เซลล์คล้ายเซลล์ตับที่ได้จากสเต็มเซลล์ ซึ่งสามารถตรวจจับความเป็นพิษได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ในกระบวนการพัฒนายา^{[ 150 ]}

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2564 นักวิจัยที่ศูนย์มะเร็งเจ้าหญิงมาร์กาเร็ตแห่งเครือข่ายสุขภาพมหาวิทยาลัยได้เผยแพร่การค้นพบกลไกการพักตัวในเซลล์ต้นกำเนิดที่สำคัญ ซึ่งอาจช่วยพัฒนาการรักษามะเร็งในอนาคต^{[ 151 ]}

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ต้นกำเนิด

• "สถาบันสุขภาพแห่งชาติ: ข้อมูลเกี่ยวกับเซลล์ต้นกำเนิด" stemcells.nih.gov สืบค้นเมื่อ2024-12-28
• "เซลล์ต้นกำเนิด — งานวิจัยและข่าวสารล่าสุด" Nature . สืบค้นเมื่อ28 ธันวาคม 2024