به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، مشاهده و بررسی جنین قبل از لانه گزینی برای مونتاژ یک بلاستوسیست با قابلیت کاشت ضروری است. تصویربرداری زنده رویدادهای مهمی را که باعث رشد اولیه در جنین موش می‌شود، آشکار کرده است. با این حال، مطالعات روی انسان‌ها به دلیل محدودیت در دستکاری ژنتیکی و فقدان رویکردهای تصویربرداری محدود شده است. محققان با استفاده از دو ابزار آزمایشگاهی رایج - رنگ‌های فلورسنت و میکروسکوپ لیزری، توانستند در زمان واقعی جزیی‌ترین تصاویر را از جنین‌های انسان در حال تکوین ثبت کنند. این تکنیک که در تاریخ 5 ژوئیه در Cell توضیح داده شد، به محققان اجازه می‌دهد تا رویدادهای مهم را که قبلاً به دلیل استفاده از برخی تکنیک‌های تصویربرداری تهاجمی در جنین انسان را به دلیل نگرانی‌های اخلاقی محدود کرده بود، در چند روز اول رشد بدون تغییر ژنتیکی روی جنین مطالعه کنند. نیکلاس پلاچتا، زیست‌شناس سلولی در دانشگاه پنسیلوانیا در فیلادلفیا و یکی از نویسندگان مقاله می‌گوید: «این اولین باری است که می‌توانیم یک جنین انسان اولیه را در مراحل اولیه تکوینی با وضوح سلولی مشاهده و ثبت کنیم. ما می‌توانیم سلول‌های منفرد و نحوه تعامل آنها با یکدیگر را هنگام تشکیل جنین قبل از لانه گزینی ببینیم. علاوه بر ارائه ابزار جدیدی برای محققان، این تکنیک تصویربرداری می‌تواند به توسعه روش‌هایی برای غربالگری غیرتهاجمی جنین‌هایی که از طریق لقاح آزمایشگاهی (IVF) تصور می‌شوند، منجر شود.

اهمیت تصویر برداری برای مشاهده تکوینی طبیعی جنین

برای لانه گزینی جنین پستانداران در رحم، دو دودمان سلولی مشخص وجود دارد: توده سلولی پرتوان داخلی که جنین را تشکیل می‌دهد و لایه تروفکتودرم بیرونی که جفت را تشکیل می‌دهد. در بسیاری از ارگانیسم‌ها، عوامل تعیین‌کننده سرنوشت که به‌طور نامتقارن به ارث رسیده‌اند، مشخصات دودمان را هدایت می‌کنند، اما تصور نمی‌شود که در مراحل اولیه تکوین پستانداران چنین مکانیسمی مشابه باشد. زیرا رشته‌های میانی مونتاژ شده توسط کراتین‌ها به عنوان عوامل تعیین‌کننده سرنوشت به‌طور نامتقارن در جنین پستانداران عمل می‌کنند. برخلاف F-اکتین یا میکروتوبول‌ها، کراتین‌ها اولین اجزای اصلی اسکلت سلولی هستند که تنوع برجسته سلول به سلول را نشان می‌دهند که توسط ناهمگونی‌های موجود در مجتمع بازسازی کروماتین BAF ایجاد می‌شود. تصویربرداری از جنین زنده نشان می‌دهد که کراتین‌ها به‌طور نامتقارن توسط سلول‌های دختر بیرونی در طول تقسیم سلولی به ارث می‌رسند، جایی که قشر را تثبیت می‌کنند تا پلاریزاسیون آپیکال و بیان CDX2 وابسته به YAP را تقویت کنند، در نتیجه اولین سلول‌های تروفکتودرم جنین را مشخص می‌کنند. علاوه بر این، داده‌ها نشان می‌دهند که ناهمگونی‌های سلول به سلول که قبل از جداسازی تروفکتودرم و توده سلولی داخلی ظاهر می‌شوند، بر سرنوشت دودمان تأثیر می‌گذارند.

اهمیت تصویر برداری قبل از لانه گزینی جنین

بسیاری از زوج‌ها برای باردار شدن به طور طبیعی دچار مشکل هستند. فن آوری‌های کمک باروری، مانند لقاح آزمایشگاهی (IVF) و تزریق اسپرم داخل سیتوپلاسمی (ICSI) اغلب می توانند این مشکل را کاهش دهند و در دهه‌های گذشته رونق گسترده ای را تجربه کرده اند. هر سال در ایالات متحده، حدود 1.7٪ از نوزادان با کمک فن آوری‌های کمک باروری متولد می‌شوند. بنابراین لازم و ضروری است که به‌عنوان بخشی از درمان‌های باروری، جنین‌های انسان در حین تکوین مشاهده شوند، به طور ویژه مرحله‌ای که معمولاً جنین برای لانه‌گزینی در رحم به داخل بیمار منتقل می‌شود (از اوایل پس از لقاح تا بلاستوسیست). مشاهدات نشان داده است که تنها 50% تخمک‌های بارور شده انسان به بلاستوسیست تبدیل می‌شوند  و از بلاستوسیست‌هایی که به بیمار بازگردانده می‌شوند و فقط 50% در رحم کاشته می‌شوند. زیرا بسیاری از جنین‌های انسانی به دلیل داشتن تعداد نادرست کروموزوم‌ها، وضعیتی به نام آنیوپلوئیدی  رشد نمی‌کنند. بیشتر آنوپلوئیدی جنینی از اشتباهات در طول تقسیمات میوز در تخمک یا در طی اولین تقسیمات میتوزی جنین منشأ می‌گیرد. این امر باعث می‌شود که آنیوپلوئیدی در تخمک‌ها یک دلیل اصلی سقط جنین و نقایص مادرزادی در انسان باشد. لازم است بدانید که چنین جنین‌های موزاییکی انسانی هنوز هم می‌توانند رشد کنند، زیرا سلول‌های آنیوپلوئید اغلب از جنین اولیه توسط مکانیسم‌هایی حذف می‌شوند که به درستی درک نشده‌اند. بنابراین مشاهده این ناهنجاری‌ها قبل از لانه گزینی اهمیت بالایی دارد.

رنگهای فلورسنت

محققان معمولاً باید جنین‌های انسان را با استفاده از نمونه‌های پس از مرگ مطالعه کنند، زیرا بسیاری از ابزارها برای برچسب زدن سلول‌های زنده شامل اصلاح ژنتیکی آنها برای تولید پروتئین‌های فلورسنت است.  پلاچتا و همکارانش راه حلی را با استفاده از رنگ‌های فلورسنت ایجاد کردند که می‌تواند به سادگی به نمونه اضافه شود تا ساختارهای سلولی خاص را مشخص کند. جنین‌های مورد استفاده در این مطالعه از طریق یک کلینیک IVF برای تحقیقات اهدا شد. پلاچتا می‌گوید: آن‌ها در مراحل اولیه رشد هستند - هر کدام از 60 تا 100 سلول تشکیل شده‌اند - و هنوز هیچ بافت یا اندام کاملی ندارند.

از تخم به حیوان: بازیابی مراحل اولیه جنین

محققان از SPY650-DNA، یک رنگ فلورسنت که DNA ژنومی را برچسب گذاری می‌کند، و SPY555-actin که پروتئینی به نام F-actin را که اسکلت سلول‌ها را تشکیل می‌دهد، استفاده کردند. آنها سپس ده‌ها جنین زنده را در طول 40 ساعت اول رشد با استفاده از میکروسکوپ‌های اسکن لیزری قدرتمند تجسم کردند. پلاچتا می‌گوید: «ما می‌توانیم آن سلول‌ها را در حال تقسیم و کروموزوم‌ها در حال جدا شدن ببینیم، و حتی می‌توانیم نقص‌های جداسازی کروموزوم‌ها را در زمان واقعی ثبت کنیم.

مشاهده ناهنجاری‌های کروموزومی

به عنوان مثال، محققان مشاهده کردند که سلول‌های لایه بیرونی جنین، به نام تروفکتودرم، بخشی از DNA خود را در طی مرحله‌ای از تکثیر سلولی به نام اینترفاز (که در آن سلول‌ها DNA خود را تکثیر می‌کنند) از دست می‌دهند. چنین خطاهایی می‌تواند به ناهنجاری‌های کروموزومی مانند آنئوپلوئیدی مرتبط باشد، وضعیتی که با کروموزوم‌های اضافی یا از دست رفته در جنین اولیه مشخص می‌شود و با از دست دادن بارداری و شکست لانه گزینی مرتبط است. زیو ویلیامز، متخصص باروری در دانشگاه کلمبیا در شهر نیویورک، می‌گوید: «دانستن زمانی که آنئوپلوئیدی رخ می‌دهد به ما امکان می‌دهد فرصت‌هایی برای مداخله و تلاش برای اصلاح مشکل به دست آوریم. او می‌افزاید:  اکنون قادرند جدیدترین تصاویر اولین روزهای رشد جنین را "با وضوحی که قبلا دیده نشده" نشان ‌دهند.

مراحل اولیه جنینی انسان و موش متفاوت است  

محققان همچنین قادر به مقایسه وقایع کلیدی در جنین انسان و موش - که اغلب به عنوان مدل برای مطالعه رشد جنین مورد استفاده قرار می‌گیرند، شدند. آنها چند تفاوت مهم را مشاهده کردند. به عنوان مثال، فرآیندی به نام فشرده سازی، که شامل تغییرات در شکل سلولی است، در مرحله 12 سلولی در جنین انسان در مقایسه با مرحله 8 سلولی در موش شروع می‌شود. این فرآیند همچنین در جنین انسان ناهمزمان تر است، که منجر به تغییرات در شکل گیری سلول‌های داخلی و خارجی می‌شود. Sade Clayton ، زیست شناس سلولی در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، میسوری، می‌گوید: "تشخیص این تغییرات کوچک چیزی است که این مقاله را بسیار بدیع می‌کند." این تفاوت‌های کوچک در واقع می‌تواند به تفاوت‌های بسیار بزرگ از نظر رشد رحم تبدیل شود.»

کاربردهای بالینی تکنیک تصویربرداری

نویسندگان امیدوارند با تصویربرداری طولانی‌تر از جنین انسان، با استفاده از میکروسکوپ‌های لیزری با شدت پایین، و ترکیب رنگ‌های دیگری که می‌توانند ساختارهای مختلف، مانند غشای سلولی را برچسب‌گذاری کنند، به این تحقیق کمک کنند. پلاچتا می‌گوید این تکنیک حتی ممکن است روزی کاربردهای بالینی داشته باشد. او می‌گوید: «در آینده، ما می‌توانیم از این نوع روش تصویربرداری زنده برای پیگیری جنین‌ها به صورت غیرتهاجمی در کلینیک استفاده کنیم. او می‌افزاید که این می‌تواند بخشی از آزمایش‌هایی باشد که تعیین می‌کنند «کدام جنین قبل از لانه گزینی احتمالاً بهترین پتانسیل را دارد».

پایان مطلب/.