1. המחקר בתאי גזע SC אמור להיות בעל תועלת רבה,
תאי גזע - stem cells
המחקר בתאי גזע SC אמור להיות בעל תועלת רבה,
שכן אפשר שיוביל לפיתוח רקמות השתלה, שבעזרתן אפשר יהיה לרפא מגוון רחב של מחלות, הנחשבות כיום קשות לריפוי ואף חשוכות מרפא.

2. תאי גזע SC הם תאים המסוגלים להתפתח לכדי צורה אחת או יותר של רקמת אדם.
ויצירתם של תאי גזע נוספים, אשר יוצרים שבט תאים גדול של
differentiated “progeny” cells

3. תאים טוטיפוטנטים ("כל יכולים") –
סוגי תאי הגזע :
תאים טוטיפוטנטים ("כל יכולים") –
כדוגמת הבלסטומרים (Blastomers) העובריים הראשוניים, המסוגלים להתפתח לכדי כל אחד מסוגי התאים הדרושים ליצירת אורגניזים שלם ומתפקד.
2. תאים פלוריפוטנטים ("רבי יכולת") –
כגון שורות תאי גזע עובריים : Embryonic Stem Cells ( ESC) המסוגלים להתפתח לכדי רוב סוגי הרקמות אך אינם מסוגלים ליצור אורגניזם מתפקד, משום שהם נטולי טרופובלסטים יוצרי שיליה.

6. 3. תאי שורת נבט עוברי : Embryonic Germ Cells (EG ) , שמקורם בעוברים בני 5 – 9 ימים גם הם בעלי יכולת פלוריפוטנטית .

7. 4. תאים מולטיפוטנטים – " תאי גזע בוגרים "
אלו תאים המסוגלים ליצור מספר מוגבל של סוגי רקמות מאחר והם אינם בעלי פוטנציאל ריבוי והתמיינות שיש לתאי גזע עובריים.
תאים אלו נמצאים בגופו של האדם המבוגר.
לדוגמה, תאי מח עצם מסוימים הם תאי גזע בוגרים, היוצרים את כל הסוגים של תאי הדם, אך יכולים להפוך גם לתאי כבד , תאי שריר –לב או תאים אחרים.
מתאי גזע עצביים הנמצאים באזורי מוח מוגדרים נוצרים נוירונים ותאי גליה glial cells, אך יכולים להיווצר מהם גם תאי לב, ריאה או כבד.

11. מאפייני תאי גזע עובריים – ESC
התאים חיים (viable)
הם בעלי מאפיינים מורפולוגיים ( “characteristic”)של תאי גזע.
הם יכולים להישמר בהקפאה וגם בתרבית.
עוברים מספר רב של מחזורי הכפלה (מספר דורות גדול).
הם מבטאים את כל המרקרים (markers) שקשורים לתאי גזע עובריים.
הם שומרים על הקריוטיפ karyotype ) (.
בעלי יכולת פלורופוטנטית, כאשר הוזרקו לעכברי SCID - חסרי מערכת חיסון, הם הראו יכולת פלורופוטנטית כאשר יצרו רקמות אקטודרמליות, אנדודרמליות, ומזודרמליות.

12. מקור תאי הגזע העובריים אפשר להבחין בין מספר קטגוריות של עוברים :
עובר שנוצר בהפריה חוץ גופית IVF לצורך השתלתו ברחם, והמזוהה כמתאים למטרה זו.
עובר שנוצר בהפרייה חוץ גופית לצורך השתלתו ברחם, אך נחשב לעודף supernumerary – בטיפולי הפריה יש ליצור עוברים עודפים כדי להבטיח הריון מוצלח , עוברים מסוימים אינם מתאימים ואחרים אינם נחוצים עוד משהתחיל ההריון.
עובר שנוצר בהפריית ביצית – זרע לצורכי מחקר או לצורכי פיתוח של שורות תאי גזע.
עובר שנוצר באמצעות העברת גרעין של תא תורם לביצית שניטל ממנה הגרעין, תהליך הידוע כשיבוט.
לצורך מחקר רפואי מדובר בעיקר בשימוש בעוברים עודפים שנוצרו בהפריה חוץ גופית –IVF

13. מה מקורם של ESC וכיצד אנו מבודדים אותם ?
מקורם של תאי גזע עובריים הוא מרקמת ה ICM – inner cell mass שבעובר, שמתאפיינת ביכולת להתפתח לכל הרקמות בגוף.
יצירת שורת תאי גזע עובריים, חייבת להיווצר מרקמת ה- ICM מעוברים בני שבוע אחד.
שורת תאי גזע עובריים היא מסה של תאים שנוצרו מתא המקור ובעלת אותם מאפיינים גנטיים.
אם התרבית נוצרה כהלכה , תאי הגזע יוכלו לגדול ולהתחלק למספר רב של דורות.
ניתן להפריד מקבצי תאים משורת התאים ולעשות בהם שימוש במחקרים השונים.

16. מקורות אחרים של תאי גזע תאי נבט עובריים Embryonic germ cells
ניתן ליטול תאי נבט עובריים פלוריפוטנטיים מהרכס הנבטי – germinal ridge של עוברים שהופלו בין השבוע ה- 5 לשבוע ה- 9 של ההריון.
תאי גזע בוגרים ( תאי גזע מולטיפוטנטיים)
נראה כי קיומם של תאי גזע בוגרים אין בהם כדי למנוע את המשך המחקר בתאי גזע עובריים, לאור העובדה שיכולתם של תאי הגזע העובריים להתרבות ולהתמיין גדולה יותר.

17. השוואה בין תאי גזע ממקור עוברי לעומת בוגר
Adult
תאים שלא עברו דיפרנציאציה שנמצאים ברקמת " בוגר " שעברה דיפרנציאציה
בעלי יכולת התחדשות self renewal ” “
מתחלקים כדי לתת תא ממוין (שעבר דיפרנציאציה)
מקורות (sources): מח עצם, דם, עין, מוח, באזור החניכיים (dental pulp) כבד, עור ועוד.
Embryonic
מקורם מרקמה עוברית
בעלי יכולת התחדשות self renewal ” “
בעלי הפוטנציאל להתפתח לכל או כמעט לכל הרקמות בגוף (totipotent or pluripotent)
מקורות (sources): ICM iner cell mass of blastocyst embryo .

18. הכנת שורת תאי גזע – Stem Cells ESC lines
ברמה המעשית קשה מאוד להשרות דפרנציאציה של ESC לכיוון שורת תאים מסוימת וכמו כן קשה מאוד למצות ( purification ) סוג תאים מסוימים מתוך אוכלוסייה מעורבת של תאים.
אחוזי דיפרנציאצית התאים אשר מבטאים פנוטיפ זהה הוא נמוך מאוד ונע בין : 0.5% - 0.1% רק במקרים נדירים נמצא מדיום גידול שבו קיימים כל פקטורי הגדילה ושוררים תנאים ספציפים לגידול וביסוס תרבית תאים מסוג אחד.
כדי להתגבר על הבעיה בפיוריפיקציית סוג תא מסוים, משתמשים בטכניקות של הנדסה גנטית שבהם קיים שימוש בפרומוטור ספציפי לרקמה כדי לעודד ביטוי מרקרים סלקטיביים כמו עמידות לאנטיביוטיקה או שימוש בחלבון פלורוסנטי ירוק.

19. בידוד תאי גזע וגידולם בתרבית

20. זיהוי תאי גזע בעזרת מרקרים ספציפים
AP = alkaline phosphatase מבטא רמת ביטוי גבוהה בתאי גזע פלוריפוטנטים שלא עברו דיפרנציאציה.
SSEA = stage specific embryonic antigen גליקופרוטאינים שקשורים לתאי גזע פלוריפוטנטים שלא עברו דיפרנציאציה.
TRA – 1 – 60 & TRA –1 – 81 = tumor rejection antigens. מולקולות ECM שמסונתזות ע"י תאי גזע פלוריפוטנטים שלא עברו דיפרנציאציה.

21. יישומים קליניים פוטנציאליים בחקר תאי גזע עובריים
יישומים קליניים פוטנציאליים בחקר תאי גזע עובריים
לתאי גזע עובריים הוצעו מספר רב של שימושים, אך השימוש הפוטנציאלי הישים והטוב ביותר, היינו למטרת תיקון נזק או החלפת רקמה שנפגעה ממחלה או עקב פציעה.
מחקרים שנעשו במודלים בבעלי חיים הראו שהשתלת תאי גזע עובריים ESC יכולים לרפא בהצלחה מספר מחלות כרוניות כמו פרקינסון Parkinson disease , סכרת Diabetes , פגיעות בעמוד השדרה, דגרדציה של תאי פורקינייה, Duchenne muscular dystrophy , כשלון לב או ריאה, Osteogenesis imperfecta.

22. מחלת הסכרת Diabetes
היכולת ליצר תאי יוצרי אינסולין - insulin producing pancreatic islet cells, מתאי גזע עובריים ESC חובה בתוכה את האפשרות לרפא את מחלת הסכרת מסוג 1. באופן תאורטי ניתן ליצור שורת ESC שמכוונים לכיוון דפרנציאציה לתאי לבלב יוצרי אינסולין iselt cells, וכמו כן אפשר בעזרת טכניקות הנדסה גנטית למנוע את הדחייה האימונית.
כדי לבודד תאי יוצרי אינסולין השתמשו במרקר סלקטיבי לעמידות לאנטיביוטיקה (נאומיצין) , לאחר מכן בידדו את התאים העמידים לאנטיביוטיקה וגידלו אותם תחת ריכוז נמוך של גלוקוז. תאים אלו עברו דפרנציאציה לתאי יוצרי אינסולין, הגיבו לשינויים בריכוזי גלוקוז והגדילו פי 7 את מידת הפרשת האינסולין השימוש בתאים אלו במסגרת המחקר, אפשר את הורדת הסימפטומים של מחלת הסכרת ושמירה על רמת גלוקוז נורמלית בדם גידול של תאי בטא (  cells ) שמקורם בתאי גזע עובריים עשויי לספק פיתרון יעיל לבעיה של מחסור ברקמות להשתלה ולבעיה של דחיית השתל, גישה זו כבר נחלה הצלחה התחלתית מסוימת בעכברים חולי סכרת.

23. מחלות מערכת העצבים
כיום, רבות מהמחלות של מערכת העצבים באדם הן חשוכות מרפא, או שריפוין כרוך בטיפול קשה שבסופו של דבר אינו מניב את התוצאות המיוחלות השימוש בתאי גזע עובריים עשוי לשנות באופן מהותי את היכולת להיאבק במחלות כמו פרקינסון, אלצהיימר, טרשת נפוצה ומחלות ניוון עצבים אחרות.
רקמות שגודלו במעבדה, שמקורן בשורות תאי גזע עובריים , יכולות להחליף את תאי הרקמה העצבית אשר נפגעו או נהרסו כליל בעקבות מחלות מסוג זה. בעקבות התהליך האמור, תתאפשר השתלה של נוירונים המחדירים את עצמם באזור המוח או עמוד השדרה ויוצרים ניורוטרנסמיטורים במקום אלו החסרים. בנוסף לכך, ניתן יהיה להשתיל תאי גליה אשר יוצרים רקמת מיאלין העוטפת את העצבים, במקרה שרקמה כזו נהרסה בעקבות מחלת הטרשת הנפוצה.

24. נהוג לחשוב שתאי עצב במוח לא מתחלקים, למרות זאת בשנים האחרונות הראו בהרבה מחקרים שתאי גזע חידשו עצמם (self renew) ועברו דיפרנציאציה לשלוש שורות תאי עצב עיקריות : neurons, astrocytes, oligodendrocytes

25. ניסוים ראשונים בתחום זה נערכו בחיות והניבו תוצאות מעודדות
ניסוים ראשונים בתחום זה נערכו בחיות והניבו תוצאות מעודדות כמו כן נערכו מספר ניסויים קליניים בבני אדם human trails שבהם הושתלה רקמת עצב מעובר שהראו ירידה משמעותית בביטוי סימפטומי מחלת הפרקינסון למרות זאת התוצאות מטיפולים אלו אינם מספקות משום שלא ניתן היה לשלוט בהתנהגותם של התאים העובריים.

26. מחלות לב
אוטם שריר הלב - במקרה זה נהרסים תאי שריר הלב עקב חסימת זרימת דם אליהם דרך העורקים. במקום התאים שנהרסו ניתן להשתיל "טלאים" של תאי שריר לב , הנוצרים באמצעות התמיינות של שורות תאי גזע עובריים במבחנה דבר זה כבר נעשה בעכברים, ובישראל הושגה לאחרונה התמיינותם של תאי גזע אדם לתאי שריר לב.
ניתן לכוון תאי גזע ממח עצם לדפרנציאציה לכיוון תאי שריר לב cardiomyocytes, תאי אנדותל שמצפים את כלי הדם, ולתאי שריר חלק שיוצרים את דופן כלי הדם, ע"י שימוש במדיום תרבית ספציפי לגידולם.
לאחרונה נערך ניסוי ( Orlic at al )שבו הוזרקו תאי גזע ממקור המופויאטים מאדם מבוגר לתוך לב עכבר שהשרו בו פגם לבבי myocardial infarction ונראתה יצירה מחודשת של תאי שריר לב, תאי אנדותל ותאי שריר חלק.

27. מחלות של העצמות והסחוסים
מחלות כגון דלקת פרק העצם – osteoarthritis, שבהן נפגעים הסחוסים, אפשר לרפא באמצעות החדרה של תאים "שיתקנו" את הפרק הפגוע בנוסף לכך, תאי עצם חדשים שנוצרו באופן מלאכותי יוכלו להחליף עצם שאבדה בעקבות חבלה (טראומה) או ניתוח.

28. סרטן ומחלות של מערכת החיסון
השתלות של תאי דם ותאים של מערכת החיסון הן חלק מהטיפול במחלת הסרטן ומאפשרות שימוש אינטנסיבי יותר בתרופות ציטוטוקסיות כיום נעשה שימוש במח עצם או בדם טבורי לצורך השתלות מסוג זה, אך את אלה יוכלו להחליף, ביתר יעילות, זריקות של תאי גזע המטופויוטיים, שמקורם בתאי גזע עובריים בעלי פוטנציאל אימונולוגי מוגדר או כאלה שהם אוטולוגיים למטופלים.
טיפול במערכת החיסון בשיטה זו יביא תועלת רבה גם בטיפול בכשלים חיסוניים, כגון איידס HIV , או מחלות אוטואימוניות כגון זאבת Lupus , טרשת נפוצה ועוד.

29. השתלות אוטולוגיות באמצעות "טכנולוגיה של העברת גרעין“ Nuclear Transfer Technology
ניתן לעקוף את הסכנה שבדחיית השתל או של מחלת שתל - מאכסן graft versus host , באמצעות הכנה של תאי גזע מעוברים שנוצרו ע"י העברה של גרעין מתאיו של המטופל עצמו, בתהליך המכונה "העברת גרעין" או "שיבוט רפואי" .
בתהליך זה מתרחש תכנות מחדש של גרעין תא התורם בביצית המקבלת, שבעקבותיו נוצרים שוב תאי גזע עובריים פלוריפוטנטים.
הרקמות שמקורן בתאי גזע מסוג זה יהיו אוטולוגיות למקבל, ולא תהיה סכנה של דחייה אימונית.

30. טיפול גנטי בתאי גזע
. בתרפיה גנית - בתרפיה גנית נעשה שימוש בהנדסה גנטית שמטרתה שינוי או החלפה של גן אבנורמילי בהעתק של הגן הנורמלי שמתפקד כראוי וע"י כך לגרום לפעילות תקינה של הגן. תרפי גנית באמצעות תאי גזע מתבצעת ע"י החדרת הגנים הרצויים לוקטור (lentiviral) שמוכנס לתוך תאי גזע שמושתלים אח"כ בחולה.
ניתן להוציא מהגוף את תאי מח העצם המכילים תאי הגזע לטפל בהם בגנים רפואיים בתהליך חוץ גופי ולהחזיר אותם לגוף, תאי גזע של לימפוציטים המתרבים ביעילות יביאו להווצרות דורות חדשים שיכילו את הגן הריפויי המוחלף.

31. טיפול גנטי בתאי גזע
בגלל יכולות תאי הגזע המיוחדות - self renew, דיפרנציציה, והתפשטות התאים. מובטח שגם כאשר הגן מוכנס ומתבטא במספר קטן יחסית של תאים התיקון ברמת הגן יתבטא במספר רב מאוד של תאים וישמר לאורך זמן – long term expression .

32. הערכת סיכונים של השתלת תאים
ריבוי בלתי מבוקר של התאים המושתלים, או פעולה לא מבוקרת של תאים אלה בגופו של המטופל. במקרה זה אפשר להיעזר במנגנוני בקרה גנטיים, המאפשרים שליטה בתאים המושתלים (לדוגמא גני התאבדות התא, הכנסה של פרומוטורים ואינסוליטורים שמבקרים את ביטוי הגן ).
העברה של גורמים מדבקים, מידת הסיכון גבוהה יותר במקרה של שימוש בתאי גזע בוגרים, בייחוד אם נלקחים לאחר המוות.
במקרה של יצירת תאי גזע עובריים הנוצרים בעקבות העברת גרעין יש לבחון היטב שלא קיימת סכנה הקשורה לאי תקינות כלשהי בהתבטאות גנים התפתחותיים developmental gene expression .
בטיחות ההשתלה בטווח – הארוך.

33. היסטוריה 1878 ניסונות ראשונים בהפריה חוץ גופית (IVF).
1960s נערכו מספר מחקרים לגבי רקמת תאי גזע (ESC) עובריים ממקור עכברי.
1968 הפרית ביצית הומנית בטיפולי IVF.
1968 השתלת מח העצם הראשונה עברה בהצלחה בטיפול ב-SCID.
משנת 1970 נעשה שימוש בהשתלת מח העצם לטיפול במחלות שיש בהם פגיעה במערכת החיסונית (immunodeficiencies) ובלוקמייה.

34. היסטוריה 1978 Louise Brown ילד ה-IVF הראשון נולד באנגליה.
1998 , חוקר בשם James Thomson בודד תאים מה-inner cell mass מתוך רקמה עוברית בשלביה המוקדמים הנקראת Blastocyst, ופיתח את שורות תאי הגזע העובריות ההומאניות הראשונות.
1998 חוקר בשם John Gearhart הפיק human embryonic germ cells מתוך רקמת הגונדות העוברית (primordial germ cells).
1998 פיתוח שורות של תאי Stem Cells פלורופוטנטיות משני המקורות שהוזכרו לעיל.

35. היסטוריה
2000 ארה"ב הנשיא קלינטון מאשר ממון מחקר רק לגבי שורות תאים מעוברים הומניים שעברו הפלה אך לא מתאי גזע עוברים (ESC).
2001 ארה"ב הנשיא בוש מאשר מחקרים (בממון פדראלי) רק לגבי שורות תאי גזע עובריות קימות אך לא מאשר יצירת שורות תאי גזע עובריות חדשות.

36. ביואתיקה
השימוש בתאי גזע עובריים לצורכי מחקר רפואי הינה סוגייה אתית שיש לתת עליה את הדעת.
הלגיטימית המוסרית של ביצוע מחקר בעובר האדם תלויה, מידה ניכרת, בסטטוס המיוחס לעובר.
האופן שבו אנו מגדירים ומסווגים את העובר בשלבי ההתפתחות השונים שלו הוא גורם מכריע בסוגייה מה מותר ומה אסור לנו לעשות אתו, אם העובר הוא בן-אנוש (אדם), הרי שאפשרותינו מבחינת הטיפול בו מגבלות ועלינו לנהוג בו כפי שהינו נוהגים בכל אדם אחר. לעומת זאת אם העובר לא יותר מאוסף של תאי אדם, הרי שיש הרבה יותר מוגבלות לטיפול בו.
המחלוקות המוסריות במדינות רבות נכרכה במידה ניכרת בשאלה לגבי מהות, "ופוטנציאליות" העובר ביחוד בשלב שלפני השתלתו ברחם.
המושג של "פוטנציאל" העובר הוא מורכב אף יותר שמדובר בטיפולי הפריה חוץ גופית IVF.

37. ביואתיקה
בקהילות תרבותיות, פילוסופיות ודתיות שונות הועלו טיעונים רבים במחלקות לגבי סטטוס העובר, ובאף לא אחת מהן הגיעו הצדדים להסכמה.
דעה אחת:
שה "אדמות" -היות אדם- מתחילה עם הפריית הביצית ע"י הזרע ומרגע זה ואליך, לאורגניזם הפרמיטיבי הזה יש זהות שתקשור אותו באופן מתמשך לעולל, לילד, ובשלב מאוחר לאדם בוגר, ולכן סיום של חיי העובר כמוהו כסיום חייו העתידיים של העולל, ואף של הילד והאדם הבוגר.
דעה שנייה:
העובר ראוי ליחס של כבוד, אך אינו ראוי להינות מה"אדמות" שממנה נהנים בני אדם. סטטוס אדם נרכש בשלבים מתקדמים של ההריון ונקבע סופית בלידה.

38. נוהג ומגבלות אתיות במחקר תאי גזע האדם
המחקר בעוברים יהיה כפוף לפיקוח קפדני ולמגבלות בסיסיות מסוימות, מגבלות אלו כוללות קבלת הסכמה מדעת מלאה מצד תורמי החומר הביולוגי יש לשמור על הסודיות הרפואית ועל הפרטיות של התורמים.
יש לבחון בכובד ראש כל מחקר הכרוך בנטילה של תאי גזע מעובר, כדי למנוע ביצוע של מחקר למטרות שאינן מדעיות או אינן אתיות.
יש להקפיד על כללי צדק ושוויון חברתי כדי שהכול יכולו להפיק תועלת מהתקדמות בתחום הרפואי.
וועדה לאומית, כדוגמת ועדת הלסינקי העליונה לגנטיקה, שהקים משרד הבריאות, תונחה בהתאם להמלצות הנוכחיות לבחון, ובסופו של דבר לאשר או לדחות, הצעות מחקר הנוגעות לשימוש בעוברי אדם עודפים לצורך נטילת תאי גזע או לשימוש במקורות אחרים, לרבות "עוברים" (בלסטוציסטים) משובטים, עוברים שהופלו ומקורות בוגרים.