دانشمندان موفق شدند در محیط آزمایشگاه یک "جنین" مصنوعی را تنها از سلولهای بنیادی یک موش بالغ ایجاد کنند و به مدت هشت روز و نیم زنده نگه دارند.
به گزارش پایگاه اطلاع‌رسانی بنیان، از زمان‌های بسیار قدیم، برای ورود یک زندگی جدید به این دنیا، سه چیز لازم بوده است: اسپرم، تخمک و رحمی برای حمل تخمک بارور شده تا زمان تولد. تحقیقات جدید انجام شده در موسسه علوم وایزمن در Rehovot نشان داده است که می‌توان بدون این سه فاکتور اولیه هم زندگی ایجاد کرد. آزمایشگاه پروفسور یعقوب هانا اولین آزمایشگاهی است که با فراهم کردن شرایط رشد ویژه ای، تنها با استفاده از سلولهای بنیادی، یک جنین موش را ایجاد کرد.
در واقع دانشمندان در آنجا یک جنین موش را بدون لقاح دادن تخمک، اسپرم یا رحمی برای ادامه فرایند حیات، ایجاد کردند. در این روش آزمایشگاهی طراحی شده به دنبال پاسخ به این سوال بودند که آیا این روش می‌تواند منجر به کشت بافت آزمایشگاهی قابل پیوند برای انسان شود؟ یافته‌های آنها در مجله Cell گزارش شده است.
آیا می‌توان یک جنین مصنوعی از سلولهای بنیادی کشت شده در پتری دیش ایجاد کرد؟
این تیم توسط ژاکوب (یعقوب) هانا از بخش ژنتیک مولکولی موسسه ای، واقع در Rehovot، است رهبری شده است. در تحقیقات قبلی، پروفسور هانا نشان داد که یک جنین طبیعی موش که با تلقیح تخمک توسط اسپرم ایجاد می‌شود، می‌تواند در رحم مصنوعی که او در آزمایشگاه خود ایجاد کرده بود، به خوبی رشد کند. ولی در آن مطالعه هنوز یک سوال بزرگ را بدون پاسخ باقی گذاشت: آیا می‌توان یک جنین مصنوعی از سلولهای بنیادی کشت شده در پتری دیش ایجاد کرد؟
هانا می‌گوید: «برای پاسخ به این سؤال، ابتدا باید شرایط را برای رشد یک جنین طبیعی در مرحله گاسترولاسیون (زمانی که تمایز جنین شروع می‌شود) ایجاد می‌کردیم. سپس ما باید بررسی می‌کردیم که آیا اگر سلولهای بنیادی جنینی را که در پتری دیش رشد کرده‌اند در این شرایط قرار دهیم، می‌توانند به یک جنین تبدیل شوند، خوشبختانه در این کار دیده شد که پاسخ مثبت است."یکی دیگر از جنبه‌های نوآورانه مطالعه او مربوط به استفاده از سه نوع سلول بنیادی است که همه جنین‌های پستانداران از آنها تشکیل شده‌اند: سلولهای خود جنین، سلول‌هایی که کیسه زرده از آنها رشد می‌کند و سلول‌هایی که جفت از آنها رشد می‌کند. تا به حال، دانشمندان معتقد بودند که برای ایجاد یک جنین مصنوعی، سه نوع سلول بنیادی باید به طور جداگانه ساخته شوند.
سلولهای بنیادی بکر اولیه (Naïve ) به تنهایی برای ساخت بافت‌ها و اندام‌های جنین کافی هستند
مطالعه حاضر نشان می‌دهد که سلولهای بنیادی جنینی در حالت بکر اولیه (Naïve ) برای این کار کافی هستند ، زیرا کیسه زرده و جفت به طور مستقل از آنها رشد می‌کنند. پروفسور خاطرنشان می‌کند: «این یک شگفتی بزرگ دیگر بود، زیرا این سلولهای بنیادی بکر اولیه همچنین می‌توانند بافت‌های اطراف و بعداً همه اندام‌ها را بسازند. هانا توضیح می‌دهد: «این سلولهای بنیادی اولیه « سلولهای بنیادی بکر پرتوان» نامیده می‌شوند. این سلول‌ها می‌توانند به هر نوع سلولی تبدیل شوند. در موش، این سلول‌ها در سه روز اول پس از لقاح و در انسان در شش روز اول تا مرحله جنین 32 سلولی جداسازی و رشد داده می‌شوند.
شرایط نگهداری سلولهای بنیادی پرتوان با عمر کوتاه و گذرا
مشکل دیگری که توسط محققان این طرح برطرف شد و کنار رفت، نحوه نگهداری این سلولهای بنیادی بکر در شرایط پرتوانی اولیه بوده است، زیرا این سلول‌ها تنها در مدت کوتاهی پرتوان باقی می‌مانند و سریع به حالت تمایزی وارد می‌شوند، هانا توضیح می‌دهد: «به عنوان مثال، سلولهای خون و پوست سلول‌هایی هستند که ما همیشه در اختیار داریم. اما سلولهای بنیادی جنینی، تنها برای چند روز در در جنین اولیه وجود دارند و سپس ناپدید می‌شوند.
بنابراین دانشمندان مجبور شدند محیطی را بسازند که با مسدود کردن مسیرهای رشد و تمایز سلولی، سلول بنیادی را در این حالت پرتوانی بکر نگه دارند. او می‌گوید: «به طور معمول، این حالت بکر در عرض 12 ساعت از بین می‌رود. اما ما سلول را بعد از جداسازی با استفاده از مولکول‌ها و هورمون‌های بازدارنده، در این حالت نگه داشتیم.
آزمایشگاه هانا در موسسه وایزمن، اولین آزمایشگاه در جهان بود که شرایط رشد را برای سلولهای بنیادی بکر انسانی ایجاد کرد (فرآیندی که هشت سال طول کشید) و همینطور یکی از دو آزمایشگاه اول در جهان بود که این کار را با سلولهای بنیادی موشی انجام داد.
پروفسور الکساندر مایسنر، دانشمند سلولهای بنیادی و مدیر موسسه ماکس پلانک در برلین، می‌گوید که مطالعه موسسه وایزمن «گامی باورنکردنی به جلو است و پتانسیل شگفت انگیز سلولهای پرتوان را نشان می‌دهد. اما هنوز یک محدودیت طبیعی وجود دارد اینکه تا چه حد می‌توان این جنین‌ها را خارج از رحم زنده نگه داشت، اما من مطمئن هستم که این مرزها به طور مداوم به عقب رانده خواهند شد. مطالعه هانا نمونه قدرتمندی از آن است.» این پروژه تقریباً هر روز اکتشافات عظیمی را به همراه دارد. این کار فوق العاده هیجان انگیز است.
کاربردهای احتمالی فناوری سلولهای بنیادی
دو ماه پیش، پروفسور هانا و یکی از شرکای خود شرکتی به نام Renewal Bio را تأسیس کردند که کاربردهای احتمالی فناوری سلولهای بنیادی را در درجه اول برای درمان مشکلات ناباروری و بیماری‌های ژنتیکی توسعه خواهد داد. او می‌گوید: «در تمام اکتشافات ما حق ثبت اختراع وجود دارد. این فناوری نشان می‌دهد که اگر سلولهای بنیادی بکر اولیه را در محیط کشت مناسب قرار دهید، آنها توانایی خود سازماندهی را دارند و دیگر شما نیازی به انجام کار دیگری را ندارید.» یکی دیگر از کاربردهای احتمالی می‌تواند رشد بافت‌ها برای پیوند در انسان باشد، هانا می‌گوید: «اگر فردی به پیوند سلولهای خونی یا سلولهای تخمک نیاز داشته باشد، می‌توانید سلولهای پوست را از آنها بگیرید و از آنها برای رشد کوتاه مدت استفاده کنید. ولی در جنین مصنوعی مدل زنده تولید شده در محیط آزمایشگاه، شما می‌توانید، سلولهای خونی یا سلولهای جنسی بسیار اولیه را از همان مراحل اولیه بگیرید و در نهایت آنها را به سلول تخمک و یا اسپرم تمایز دهید.
چاپگر بیولوژیکی سه بعدی
در حال حاضر، دانشمندان نمی‌توانند به راحتی سلولهای بنیادی را به انواع سلولهای بالغ تمایز دهند تا بتوانند به نوع خاصی از سلول مورد نیاز برای پیوند تبدیل کنند. هانا می‌گوید که این کار تنها با چند نوع سلول انجام شده است: «ما هنوز نتوانسته‌ایم تمایز درون جنین را بازسازی کنیم، زیرا مراحل بسیار خاصی در زمان‌بندی خاصی باید طی شود. ولی در اینجا ما نشان دادیم که اگر شما تنها سلولهای بنیادی بکر پرتوان را داشته باشید و آنها را در یک محیط حمایتی قرار دهید، سلول به طور خود به خود، خود سازماندهی شده و شروع به تولید تمام اندام‌ها و بافت‌ها می‌کنند. او می‌افزاید: «فرایند رشد جنین اساساً مکانیزمی پیچیده برای تولید اندام‌ها است و بهترین چاپگر بیولوژیکی سه بعدی است که وجود دارد.»
جنین‌های مصنوعی که در آزمایشگاه ایجاد شدند در مقایسه با جنین‌های رشد یافته طبیعی، معیوب بودند. از 10000 توده سلولی اولیه، تنها حدود 50 مورد در نهایت پس از هشت روز به جنین خود سازماندهی می‌شوند. نمونه‌های مصنوعی نیز تنها هشت روز و نیم زنده ماندند. (دوره کامل حاملگی در بین موش‌ها 20 روز است.)
جنین در روز هشت و نیم
هانا تاکید می‌کند: «حتی پس از هشت روز و نیم، تمام سلولهای اولیه اندام‌ها وجود دارند. مانند، سلولهای بنیادی مغز، سلولهای اولیه قلب، سلولهای بنیادی خون. در این جنین، سیستم گوارش شروع به رشد کرده و حتی سلولهای پیش‌ساز چشم نیز مشاهده شدند. ما قطعاً می‌خواهیم به مراحل پیشرفته‌تری برسیم، اما حتی اگر موفق نشدیم، مشخص است که اگر سلولهای خونی اولیه را در این جنین به مراحل بالاتر در موش‌های بالغپیوند بزنیم، می‌توانیم، سلولهای خونی را در میزبان پیوند شده جایگزین کرد. ”
پروفسور این طرح تاکید می‌کند که تیم آزمایشگاه او نه توانایی تولید موش بالغ و نه انسان را دارد و نه در آرزوی چنین اهدافی است.
او می‌گوید: ساخت جنین کامل« بسیار بسیار دور از ماست.» «اما حتی اگر به بافت سازمان‌یافته‌ای شبیه جنین مصنوعی انسان 40 یا 50 روزه برسیم، همه سلولهای بنیادی اندام‌ها در آن وجود خواهند داشت و می‌توانند در پیوند استفاده شوند. در موش‌ها نشان داده‌ایم که ممکن است، و اکنون باید آن را در انسان‌ها برسی کنیم.»
امکان تست دارو
هانا خاطرنشان می‌کند که توسعه مدل‌های مصنوعی از جنین‌ها، استفاده از حیوانات در آزمایش‌های علمی را کاهش می‌دهد. به عنوان مثال، آزمایش با میمون‌ها کاملاً مشکل ساز است. او می‌گوید اگر جنین‌های مصنوعی اولیه وجود داشته باشد، برای تحقیقات بسیار مفید خواهد بود، به عنوان مثال، به عنوان بستری برای آزمایش مواد مخدر.
پروفسور آلفونسو مارتینز آریاس از دانشگاه کمبریج، کارشناس جهانی در زمینه مدل‌سازی جنینی، می‌گوید که تحقیقات ویزمن "نقطه عطفی مهمی در درک ما از نحوه ساخت جنین‌ها" است.
اولین بار است که یک جنین کامل از اجزای سازنده آن در شرایط آزمایشگاهی ساخته می‌شود.
وی می‌افزاید: «در چند سال اخیر شاهد ظهور فناوری‌هایی مبتنی بر سلولهای بنیادی جنینی بوده‌ایم که امکان تمایز انواع سلولهای موجود در آزمایشگاه را فراهم می‌کند. این کار این احتمال را افزایش داد که شاید بتوان جنین را از این سلول‌ها بازسازی کرد و تاکنون در تعداد کمی از آزمایشگاه‌ها تلاش کرده‌اند که این کار را با نتایج جالبی انجام دهند، اما هرگز نمونه کاملی به دست نیاوردند. گروه یعقوب هانا اکنون به این امر دست یافته است. این اولین بار است که یک جنین کامل از اجزای سازنده آن در شرایط آزمایشگاهی ساخته می شود.
آیا این فناوری امکان ایجاد جنین مصنوعی انسانی را فراهم می‌کند ؟
مارتینز آریاس در مورد اینکه آیا این فناوری امکان ایجاد جنین مصنوعی انسانی را فراهم می‌کند، می‌گوید که انتظار دارد این اتفاق بیفتد، اما نه به این زودی: «توجه داشته باشید که این جنین‌های مصنوعی پیشرفت چندانی ندارند و دارای نقص زیادی هستند. همین را باید از هر همتای انسانی انتظار داشت. با این وجود، موضوع مهمی که توسط پتانسیل این مطالعه مطرح می‌شود، نیاز به تفکر در مورد مسائل اخلاقی است که در زمینه تجربی انسان مطرح می‌شود.
پایان مطلب/.