As células- tronco são caracterizadas por sua capacidade prolongada de auto-renovação e por sua replicação assimétrica. A replicação assimétrica descreve uma propriedade especial das células –tronco; isto é, em toda divisão celular, uma das células retém sua própria capacidade de renovação enquanto outras entram numa via de diferenciação e é convertida numa população madura e não-divisora. Esse conceito tem sido, entretanto modificado para postular que a assimetria existe dentro de toda uma população de células tronco em vez de uma única divisão delas. Assim, dentro de um grupo de células-tronco algumas se auto-replicam outras se diferenciam. Está claro que as células-tronco estão presentes em muitos tecidos em animais adultos e contribuem para a manutenção da homeostase tecidual.
Atualmente, muito esforço tem sido devotado ao isolamento e à caracterização fenotípica das células-tronco. Ainda que o desenvolvimento de marcadores específicos para reconhecê-las seja um desafio continuado, uma série de novas observações revolucionou e energizou as pesquisas de células-tronco. Entre essas, estão: (1) a identificação de células-tronco e seus nichos em vários tecidos,incluindo o cérebro,que fora considerado um órgão quiescente permanente; (2) o reconhecimento de que as células-tronco de vários tecidos e, particularmente, da medula óssea possa ter uma plasticidade evolutiva ampla; e (3) a realização de que algumas células-tronco presentes nos tecidos de humanos e camundogos possam ser similares às células-tronco embrionárias.
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