سلول بنیادی
سلول بنیادی(Stem cell) یا یاخته بنیادی، یاخته‌ای با توانایی تقسیم بالا است که هنوز تقسیم نشده‌اند. یاخته‌های حاصل از تقسیم بُن‌یاخته‌ها (از راه میتوز) یاخته بنیادی بیشتری می‌سازند و می‌توانند به گونه‌های مختلف یاخته‌های دیگر دگرگونی و تمایز یابند و ممکن است در روند تمایز، برخی مانند یاخته‌های عصبی، توانایی تقسیم‌شدن را از دست بدهند. "یاخته‌های بنیادی" در جانداران چند یاخته‌ای یافت می‌شوند. در پستانداران دو گونه گسترده از "یاخته‌های بنیادی" وجود دارد: یاخته‌های بنیادی جنینی(Embryonic Stem Cell) و یاخته‌های بنیادی بالغ (Adult Stemcell)، که در بافت‌های مختلف یافت می‌شوند. در جانداران بالغ، یاخته‌های بنیادی و نیایاخته‌ها به عنوان یک سامانه تعمیر برای بدن و بازسازی بافت‌های بالغ عمل می‌کنند. از بُن‌یاخته‌ها می‌توان در ساخت یاخته‌ها و نهایتاً بافت‌های مختلف نیز استفاده کرد. امروزه کاربرد این یاخته‌ها جهت ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده در حال گسترش است. یاخته‌های بنیادی را بر اساس میزان توانایی آن‌ها در ساخت بافت‌های مختلف، به «همه(تمام) توان» (totipotent)، «پرتوان» (pluripotent)، «چندتوان» (multipotent) و «تک‌توان» (unipotent) تقسیم می‌کنند.
سلول درمانی
سلول‌های بنیادی مزانشیمی(MSCs)، تنظیم‌کننده‌های ایمنی(immunomodulatory)، چندتوان(Multipotency) و به سرعت تکثیرشونده هستند. پیشرفت­های اخیر در زمینه تکنولوژی جداسازی سلول این امکان را فراهم آورده است که بتوان MSC ها را از بافت­‌های جنینی و بالغ گوناگون از جمله خون بند ناف، پرز­های کوریونیک جفت، مایع آمنیونی، کبد جنینی، سینوویوم، پری استئوم، ماهیچه اسکلتی، بافت چربی، خون محیطی، ریه و حتی دندان­های شیری کنده شده جداسازی و شناسایی نمود. این سلول­ها قادرند به سلول­های استخوان، غضروف، ماهیچه، لیگامنت، تاندون، ماهیچه قلب، بافت چربی، سلول­های بافت همبند مغز استخوان، سلول­های بافت همبند تیموس، سلول­های ادونتوژنیک (دندان ساز)، و سلول­های اپیتلیوم کبد، اپیتلیوم ریه و اپیتلیوم روده تمایز پیدا کنند. علاوه بر این، MSC ها دارای ویژگی سرکوب ایمنی هستند،و به آسانی تحت ترانس­داکشن با وکتورهای ویروسی قرار می­‌گیرند.همچنین MSC ها تمایل دارند در نواحی رشد ترمیم بافت­ها لانه­گزینی کنند، و بازسازی بافت را افزایش دهند. این قابلیت‌های منحصربه فرد باعث می‌شوند که آن‌ها بتوانند برای یک دامنه وسیعی از درمان‌ها شامل درمان تعدیلی سیستم ایمنی(immune-modulatory therapy)، بازسازی استخوان و غضروف ، بازسازی ماهیچه قلب و درمان سندرم هورلر(یک اختلال اسکلتی و عصبی) استفاده شوند. محققان نشان داده‌اند که از سلول‌های بنیادی مزانشیمی می‌توان برای درمان نقص استخوان‌سازی (OI) استفاده کرد. در برخی پژوهش‌ها، سلول‌های مغز استخوان از آنتی ژن لکوسیت انسانی (HLA) خواهری یکسان، به بیماران درای نقص استخوان‌سازی ، پیوند زده شده‌اند. نشان داده شده که سلول‌های بنیادی مزانشیمی می‌توانند به استئوبلاست‌های نرمال تمایز یافته و بدین ترتیب منجر به رشد سریع استخوان و کاهش تکرار شکستگی شوند. برای آماده‌سازی MSC ها جهت کاربردهای بالینی، باید در نظر داشت که این سلول‌ها در شرایط درون تنی در جایگاه‌های طبیعی با غلظت پایین اکسیژن بسر می‌برند. در سطح مولکولی، معمولاً مهم­‌ترین تنظیم کننده پاسخ سلول به کاهش فشار اکسیژن، فاکتور نسخه­‌برداری هترودایمر موسوم به فاکتور القا شده توسط هیپوکسی (Hypoxia Inducible Factor, HIF) می­‌باشد. ژن‌های دخیل در متابولیسم انرژی، جذب گلوکز، متابولیسم آهن، ساخت گلبول‌های قرمز، پیام‌رسانی ساخت عروق خونی، التهاب، تنظیم وازوموتور (Vasomotor)، عملکردهای ماتریکس و غشاها، تجزیه ماتریکس، سیستم‌های انتقال، تنظیم نسخه‌برداری، رشد و بقای سلول، آپاپتوز، مهاجرت سلول، تنظیم هورمونی و ژن‌های مرتبط با عفونت‌های ویروسی، از جمله ژن­‌های هدف HIF هستند. بازده نهایی نسخه­‌برداری از یک ژن خاص که هدف HIF قرار گرفته است به دو عامل بستگی دارد. عامل اول و مهم‌­تر ساختار نواحی پاسخ دهنده به HIF (HRE) در ژن مورد نظر و عامل دوم در دسترس بودن فاکتورهای نسخه برداری دیگر که قرار است در ناحیه HRE با HIF همکاری کنند، می­‌باشد. هر دو عامل به شدت تحت تأثیر گونه جاندار، بافت و نوع سلول می­‌باشند. حتی در یک نوع سلول، بیان یک ژن خاص تحت اثر هیپوکسی به عوامل دیگری همچون فاکتورهای مؤثر بر فعالیت HIF، مسیرهای متابولیسمی که در سلول فعال یا غیر فعال شده­‌اند، غلظت واقعی اکسیژن در ریزمحیط نزدیک سلول و طول مدت کشت بستگی دارد. علاوه بر هیپوکسی، برخی فاکتورهای رشد و سایتوکاین­‌های التهابی، هورمون­‌ها، سیگنال‌های انکوژنیک و امواج فراصوت نیز تنظیم‌کننده‌های قوی HIF هستند. به هر صورت، اثر هیپوکسی بر سلول‌ها بسیار پیچیده است و بوسیله ژن‌های متعددی میانجیگری می­‌شود. بنابراین، غلظت اکسیژن باید همانند محیط کشت و سرم در کشت این سلول‌ها مورد توجه ویژه قرار بگیرد و با توجه به یک نوع خاص سلول و هدف کشت، باید غلظت مناسبی از اکسیژن برای کشت سلول در نظر گرفته شود.