Cilmes šūnu izpēte ir kļuvusi arvien nozīmīgāka, jo šīs šūnas var izmantot dažādu slimību ārstēšanai. Cilmes šūnas ir nespecializētas ķermeņa šūnas, kurām ir iespēja attīstīties par specializētām šūnām specifiskām orgāni vai attīstīties audos. Atšķirībā no specializētajām šūnām, cilmes šūnām ir iespēja replicēties caur šūnu cikls daudzas reizes, ilgu laiku. Cilmes šūnas organismā iegūst no vairākiem avotiem. Tie ir sastopami nobriedušos ķermeņa audos, nabassaites asinīs, augļa audos, placentā un embrijos.
Cilmes šūnas organismā attīstās par audiem un orgāniem. Dažos šūnu tipos, piemēram, āda audu un smadzenes audus, tie var arī reģenerēties, lai palīdzētu bojāto šūnu aizstāšanā. Piemēram, mezenhimālajām cilmes šūnām ir būtiska loma bojāto audu dziedināšanā un aizsardzībā. Mezenhimālās cilmes šūnas ir iegūtas no kaulu smadzenes un rodas šūnas, kas veido specializētas saistaudi, kā arī šūnas, kas atbalsta asinis. Šīs cilmes šūnas ir saistītas ar mūsu asinsvadi un sāk darboties, kad trauki tiek sabojāti. Cilmes šūnu darbību kontrolē divi svarīgi ceļi. Viens ceļš signalizē šūnu atjaunošanos, bet otrs kavē šūnu remontu. Kad šūnas ir nolietojušās vai sabojātas, noteikti bioķīmiskie signāli izraisa pieaugušo cilmes šūnu darbību, lai sāktu audus labot. Tā kā mēs novecojam, cilmes šūnas vecākajos audos kavē daži ķīmiski signāli, kas reaģē tā, kā parasti. Pētījumi tomēr parādīja, ka, ievietojot tos pareizajā vidē un pakļaujot tiem atbilstošus signālus, vecāki audi atkal var sevi salabot.
Kā cilmes šūnas zina, par kāda veida audiem kļūt? Cilmes šūnām ir spēja diferencēties vai pārveidoties par specializētām šūnām. Šo diferenciāciju regulē iekšējie un ārējie signāli. Šūna gēni kontrolēt iekšējos signālus, kas atbild par diferenciāciju. Ārējie signāli, kas kontrolē diferenciāciju, ietver bioķīmiskās vielas, kuras izdala citi šūnas, klātbūtne molekulas vidē un saskarē ar tuvumā esošajām šūnām. Cilmes šūnu mehānikai - spēkiem, ko šūnas izdara vielām, ar kurām tās saskaras, ir izšķiroša loma cilmes šūnu diferenciācijā. Pētījumi liecina, ka pieauguša cilvēka mezenhimālās cilmes šūnas attīstās kauls šūnas, kad kultivē uz stingrākas cilmes šūnu sastatnes vai matricas. Audzējot uz elastīgākas matricas, šīs šūnas attīstās tauki šūnas.
Kaut arī cilmes šūnu pētījumi ir parādījuši daudz solījumu cilvēku slimību ārstēšanā, tas nav bez strīdiem. Liela daļa cilmes šūnu izpētes pretrunās koncentrējas ap embriju cilmes šūnu izmantošanu. Tas notiek tāpēc, ka cilvēka embriji tiek iznīcināti embriju cilmes šūnu iegūšanas procesā. Cilmes šūnu pētījumu sasniegumi tomēr ir radījuši metodes citu ierosināšanai cilmes šūnu veidi embriju cilmes šūnu īpašību pārņemšana. Embrionālās cilmes šūnas ir pluripotentas, kas nozīmē, ka tās var attīstīties gandrīz jebkura veida šūnās. Pētnieki ir izstrādājuši metodes pieaugušo cilmes šūnu pārvēršanai inducētās pluripotentās cilmes šūnās (iPSC). Šīs ģenētiski mainītās pieaugušo cilmes šūnas tiek aicinātas darboties kā embrionālās cilmes šūnas. Zinātnieki pastāvīgi izstrādā jaunas metodes cilmes šūnu ģenerēšanai, neiznīcinot cilvēku embrijus. Šo metožu piemēri:
Cilmes šūnu izpēte ir nepieciešama, lai izstrādātu cilmes šūnu terapijas ārstēšanas metodes. Šis terapijas veids ietver cilmes šūnu pamudināšanu attīstīties īpaša veida šūnās, lai atjaunotu vai reģenerētu audus. Cilmes šūnu terapiju varētu izmantot, lai ārstētu indivīdus ar vairākiem stāvokļiem, ieskaitot multiplo sklerozi, muguras smadzenes ievainojumi, nervu sistēma slimības, sirds slimības, baldness, diabēts un Parkinsona slimība. Cilmes šūnu terapija var būt pat potenciāls līdzeklis, lai palīdzētu saglabāt apdraudētas sugas. A Monasas Universitātes pētījums norāda, ka pētnieki ir atklājuši veidu, kā palīdzēt apdraudētajam sniega leopardam, ražojot iPSC no pieaugušo sniega leopardu ausu audu šūnām. Pētnieki cer, ka spēs pierunāt iPSC šūnas veidošanā gametas šo dzīvnieku turpmākai pavairošanai, izmantojot klonēšana vai citas metodes.