به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، توانایی مطالعه مراحل اولیه تکوین انسان پس از لانه گزینی به دلیل چالش‌های اخلاقی و فنی مرتبط با رشد داخل رحمی پس از لانه گزینی محدود است. بنابراین ایجاد مدل‌های شبه جنین‌ با ریخت‌زایی سازمان‌یافته فضایی همه بافت‌های جنینی و خارج جنینی( مدل‌های کاملی از جنین‌های انسان مشتق از سلول‌های بنیادی کشت‌شده در آزمایشگاه ) ضروری است. طی مقاله ای که به تازگی در 6 سپتامبر در Nature گزارش شده است، این مدل جنین مصنوعی ایجاد شده تمام ساختارها و محفظه‌های مشخصه از جمله جفت، کیسه زرده، کیسه کوریونی و سایر بافت‌های خارجی را داشتند که وجود این ساختارها رشد پویا و کافی مدل‌ها را تضمین می‌کنند.

مشکلات ساختارهای جنینی قبلی مشتق شده از سلول‌های بنیادی انسانی

توده‌های سلولی مشتق‌شده از سلول‌های بنیادی انسانی در مطالعات قبلی را نمی‌توان مدل‌های واقعی جنین انسان در نظر گرفت، زیرا آنها تقریباً فاقد تمام علائم مشخصه جنین پس از لانه گزینی بودند. به طور خاص، آنها نتوانستند چندین نوع سلول را که برای رشد جنین ضروری هستند، مانند آنهایی که جفت و کیسه کوریونی را تشکیل می‌دهند، داشته باشند. علاوه بر این، آنها ویژگی سازمان ساختاری جنین را نداشتند، بنابراین هیچ توانایی پویایی برای پیشرفت به مرحله رشد بعدی نشان ندادند.  ولی با توجه به پیچیدگی مدل‌های جنین انسانی که توسط گروه هانا به دست آمده است، ممکن است فرصتی بی‌سابقه برای روشن کردن فرایند پررمز و راز رشد جنین فراهم کنند. زیرا تاکنون به دلایل اخلاقی و فنی بسیار، اطلاعات کمی در مورد تکوین جنین اولیه وجود داشته است، این درحالی است که دانستند نحوه رشد جنین در مراحل اولیه آن برای رشد آینده آن بسیار مهم است. در طی این مراحل، توده سلولی که در روز هفتم وجودش در رحم کاشته می‌شود، در عرض سه تا چهار هفته به جنینی با ساختار خوب تبدیل می‌شود که در حال حاضر تمام اعضای بدن را در خود جای داده است. هانا می گوید: «این درام در ماه اول است، هشت ماه باقی مانده از بارداری عمدتاً رشد زیادی دارد. "اما آن ماه اول هنوز تا حد زیادی یک جعبه سیاه است. مدل جنین انسانی مشتق شده از سلول‌های بنیادی ما روشی اخلاقی و قابل دسترس برای بررسی این جعبه ارائه می‌دهد.  

استفاده از دو نوع منبع سلول بنیادی

تیم هانا بر اساس تجربیات قبلی خود در ایجاد مدل‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی مصنوعی که از جنین‌های موش ساخته شدند. همانطور که در آن تحقیق، دانشمندان از تخمک بارور شده یا رحم استفاده نکردند. در عوض، آنها کار خود را با سلول‌های انسانی موسوم به سلول‌های بنیادی پرتوان آغاز کردند که پتانسیل تمایز به بسیاری از انواع سلول را دارند، البته نه همه.  این سلول‌های پرتوان القایی از سلول‌های پوست بالغ که دوباره به حالت "اولیه" برگشته بودند، مشتق شده بودند. برخی دیگر از جنین‌ها نیز از نسل‌های سلول‌های بنیادی انسانی بودند که سال‌ها پیش در آزمایشگاه کشت داده شده بودند. سپس محققان از روش اخیراً توسعه‌یافته هانا برای برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های بنیادی پرتوان استفاده کردند تا زمان را بیشتر به عقب برگردانند: برای برگرداندن این سلول‌ها به حالتی حتی قبل از آن - که به عنوان حالت naïve  شناخته می‌شود - که طی آن سلول‌ها قادر به تبدیل شدن به هر چیزی هستند، یعنی: قدرت ایجاد انواع سلول تخصص یافته را دارند. این مرحله مربوط به روز هفتم جنین طبیعی انسان است، در حدود زمانی که خود را در رحم لانه گزینی می‌کند. تیم هانا در واقع اولین کسانی بودند که در سال 2013 شروع به توصیف روش‌هایی برای تولید سلول‌های بنیادی naïve  انسانی کردند. آنها در طول سالها به بهبود این روش‌ها که در پروژه فعلی نیز به کارگرفته شدند، ادامه دادند.

دسته بندی و هم کشتی سلول‌های کشت داده شده در آزمایشگاه

دانشمندان سلول‌ها را به سه گروه تقسیم کردند. سلول‌هایی که برای رشد جنین در نظر گرفته شده بود، به همان شکل باقی ماندند. سلول‌های هر یک از گروه‌های دیگر تنها با مواد شیمیایی، بدون نیاز به اصلاح ژنتیکی، تحت درمان قرار گرفتند تا ژن‌های خاصی را فعال کنند، که قصد داشت این سلول‌ها را به یکی از سه نوع بافت مورد نیاز برای حفظ جنین متمایز کند: جفت، کیسه زرده یا غشای مزودرم خارج جنینی که در نهایت کیسه کوریونی را ایجاد می‌کند. به زودی پس از اختلاط با یکدیگر تحت شرایط بهینه و توسعه‌یافته، سلول‌ها توده‌هایی را تشکیل دادند که حدود 1 درصد آن‌ها در ساختارهای کامل جنین مانند خود سازماندهی شدند. هانا می‌گوید: «جنین بنا به تعریف خود هدایت می‌شود؛ ما نیازی به گفتن آن نداریم که چه کاری انجام دهد، ما فقط باید پتانسیل رمزگذاری شده درونی آن را آزاد کنیم.» بسیار مهم است که در ابتدا انواع مناسب سلول‌ها را ترکیب کنید، که فقط می‌توانند از سلول‌های بنیادی ساده‌ای که هیچ محدودیتی برای رشد ندارند مشتق شوند. هنگامی که این کار را انجام می‌دهید، خود مدل شبه جنین می‌گوید: "برو!"جلو  وتکوینت را ادامه بده. ساختارهای شبه جنین مبتنی بر سلول‌های بنیادی (موسوم به SEM) به طور معمول در خارج از رحم به مدت 8 روز توسعه یافتند و به مرحله رشدی معادل با روز 14 در رشد جنینی انسان رسیدند. این نقطه ای است که در آن جنین‌های طبیعی ساختارهای داخلی را به دست می آورند که آنها را قادر می‌سازد به مرحله بعدی تکوین بروند:مرحله رشد اجداد اندام‎های بدن.

تطابق ساختاری جنین‌های تولید شده با مدل‌های کامل جنین انسان

این مدل‌های کامل جنین انسان از نظر ساختار و هویت سلولی با نمودارهای کلاسیک مطابقت دارند. هنگامی که محققان سازمان درونی مدل‌های جنین مشتق شده از سلول‌های بنیادی خود را با تصاویر و بخش‌های آناتومی میکروسکوپی در اطلس‌های جنین‌شناسی کلاسیک از دهه 1960 مقایسه کردند، به شباهت ساختاری عجیبی بین مدل‌ها و جنین‌های طبیعی انسان در مرحله مربوطه پی بردند. هر محفظه و ساختار پشتیبان نه تنها در آنجا بود، بلکه در مکان، اندازه و شکل مناسب بود. حتی سلول‌هایی که هورمون مورد استفاده در آزمایش بارداری را می‌سازند، وجود داشتند و فعال بودند: زمانی که دانشمندان از ترشحات این سلول‌ها در یک آزمایش بارداری تجاری استفاده کردند، نتیجه مثبت شد. این نشان می‌دهد که مدل‌های آن‌ها صادقانه از فرآیندی تقلید می‌کنند که طی آن یک جنین اولیه تمام ساختارهایی را که برای شروع تبدیلش به جنین نیاز دارد را به دست می‌آورد. هانا می‌گوید: «بسیاری از شکست‌های بارداری در چند هفته اول اتفاق می‌افتد، اغلب قبل از اینکه زن بفهمد باردار است. همچنین در این زمان است که بسیاری از نقایص مادرزادی منشا می‌گیرند، حتی اگر دیرتر کشف شوند. "

اهمیت  و مزایای این مرحله جنینی در دانستن نقایص هفته‌های اول بارداری

در واقع، این مطالعه قبلاً یافته‌ای را به دست آورده است که ممکن است مسیر جدیدی از تحقیقات را در مورد نارسایی اولیه بارداری باز کند. محققان دریافتند که اگر جنین در روز 3 پروتکل (مطابق با روز 10 در رشد طبیعی جنین) توسط سلول‌های تشکیل دهنده جفت پوشیده نشود، ساختارهای داخلی آن، مانند کیسه زرده، به درستی رشد نمی‌کند.  هانا می‌گوید: "جنین ساکن نیست. باید سلول‌های مناسب را در سازمان مناسب داشته باشد و باید بتواند پیشرفت کند - این به بودن و شدن مربوط می‌شود." مدل‌های کامل جنین ما به محققان کمک می‌کند تا به اساسی‌ترین سؤالات در مورد آنچه که رشد مناسب آن را تعیین می‌کند، بپردازند.» این رویکرد اخلاقی برای باز کردن اسرار اولین مراحل رشد جنینی می‌تواند مسیرهای تحقیقاتی متعددی را باز کند. ممکن است به آشکار شدن علل بسیاری از نقایص مادرزادی و انواع ناباروری کمک کند. همچنین می‌تواند به فناوری های جدیدی برای رشد بافت ها و اندام های پیوندی منجر شود. و می‌تواند راهی برای دور زدن آزمایش‌هایی ارائه دهد که نمی‌توان روی جنین‌های زنده انجام داد - برای مثال، تعیین تأثیر قرار گرفتن در معرض داروها یا مواد دیگر بر رشد جنین.

پایان مطلب/.