به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پیوند اعضا هترولوگ روشی موثر برای جایگزینی عملکرد اندام است اما به دلیل کمبود شدید اندام محدود شده است. اگرچه تولید اندام‌های انسان در پستانداران بزرگ دیگر از طریق مکمل‌سازی جنین راه‌حلی پیشگامانه است، اما با چالش‌های زیادی، به‌ویژه ادغام ضعیف سلول‌های انسانی در بافت‌های گیرنده مواجه است. تنها در ایالات متحده، بیش از 100000 نفر در حال حاضر در لیست انتظار پیوند عضو قرار دارند. اکثریت قریب به اتفاق این افراد نیاز به پیوند کلیه دارند. برای پاسخگویی به این تقاضا برای پیوند اعضای نجات دهنده، دانشمندان روش‌های جدیدی را برای رشد اندام‌ها و بافت‌ها در حیوانات دنبال کرده‌اند، در همین راستا دانشمندان سلول‌های بنیادی انسانی را در جنین خوک بدون کلیه‌ پیوند زدند، سپس این سلول‌ها در این محیط جدید تمایز یافته و اندام جدیدی را تولید کردند که بیشتر از سلول‌های انسانی ساخته شده بود. نتایج این کار در 7 سپتامبر در  Cell Stem Cell منتشر شد، این اولین باری است که یک اندام انسانی مشتق از سلول‌های انسانی و حیوانی، در یک گونه دیگر رشد کرده است. تائو تان، زیست شناس سلولی در دانشگاه علم و فناوری کونمینگ در چین، که به ایجاد اولین جنین کایمریک انسان و میمون در سال 2021 کمک کرد، اما در جریان کنونی نقشی نداشت، می‌گوید: «این یک پیشرفت قابل توجه در کایمریسم انسان و حیوان است.

تاریخچه تولید اندام در میزبان‌های حیوانی

پیشرفت‌ها در چند سال اخیر شامل رشد اندام‌های موش در گونه ای دیگر از موش‌ها (و بالعکس) و همچنین تولید ماهیچه‌های اسکلتی انسانی و بافت اندوتلیال در خوک‌ها بوده است. اما در این راه موانع قابل توجهی باقی مانده است که تا حدی به دلیل چالش برانگیز بودن رشد سلول‌های انسانی در یک میزبان خارجی است. زیرا سلول‌های بنیادی پرتوان القا شده توسط انسان یا iPSC ها که به عنوان نوعی "کیت شروع" برای رشد بسیاری از بافت های انسانی عمل می‌کنند، اغلب زمانی که به حیوانات وارد می شوند می‌میرند زیرا سلول‌های گونه نیازهای فیزیولوژیکی متفاوتی دارند. برای اولین بار نیز گروهی ژاپنی توانستند با استفاده از سلول‌های بنیادی اندام پانکراس رتی را در موش­ها ایجاد کنند. نکته مهم این بود که بعد از پیوند این جزایر به موش مدل دیابت، این موش­ها بدون استفاده از هرگونه سرکوب­کننده­ی سیستم ایمنی تا 380 روز زنده بودند.در گزارشی دیگر در سال 2011، گروهی موفق شدند از طریق پیوند سلول­های riPSC به بلاستوسیست موش­های  Nudeفاقد تیموس، اندام تیموس رتی را در این موش­ها ایجاد کنند. در سال 2018، نیزگروهی برای هدف­گیری مستقیم بقا و ایجاد سلول­های پیش­ساز نئوکورتکس و هیپوکمپ مغز، سازه­ی سم دوتوکسین را تحت پروموتور مارکر  EMX1(مارکر اختصاصی حفظ بقای سلول­های پیش­ساز نئوکورتکس و هیپوکمپ) قرار دادند تا در صورت بیان نابجای مارکر  EMX1و یا عدم حذف این ژن با سیستم مهندسی ژنتیک (CRISPRE/CAS9)، این سلول‏ها با زیرواحد بیان شده سم دوتوکسین در سلول‏های مغزی حذف شوند. برای محقق شدن این هدف، این سازه را به بلاستوسیست موش منتقل کرده و موشی را تولید کردند که فاقد بیان مارکر EMX1 بود، سپس با پیوند سلول‏های پرتوان موشی به بلاستوسیست این موش‏های مدل، توانستند هر دو ناحیه­ی هیپوکمپ و نئو کورتکس را با روش تکمیل­سازی بلاستودرم ایجاد کنند . بنابراین برای ایجاد اندام در یک مدل میزبان حیوانی دارای نقص ژنتیکی و دارای کنام خالی از یک اندام، تولید یک حیوان اصلاح شده ژنتیکی بهتر می‌تواند به بررسی قابلیت تمایزی توسط سلول‌های پرتوان انسانی کمک کند.

استفاده از ابزار ویرایش ژن CRISPR/Cas9 برای اصلاح حیوانات

زیست‌شناس سلول‌های بنیادی، Liangxue Lai، از مؤسسه‌های زیست‌پزشکی و بهداشت گوانگژو در چین، و تیمش بیش از پنج سال را صرف اصلاح روش‌های خود برای افزایش بقای سلول‌های بنیادی انسانی کردند. در حالی که جنین خوک هنوز تک سلولی بود، تیم از ابزار ویرایش ژن CRISPR/Cas9 برای ویرایش دو ژن لازم برای رشد کلیه استفاده کرد. بنابراین آنها یک کنام ایجاد کردند که در آن iPSC های انسانی، پس از تزریق به آن مکان، می‌توانستند به سلول‌های کلیه تبدیل شوند. سلول‌های بنیادی انسانی نیز به گونه‌ای بهینه‌سازی شده‌اند که ژن‌های فعالی داشته باشند که آپوپتوز یا مرگ سلولی را کاهش می‌دهند تا سلول‌ها را به اندازه کافی زنده نگه دارند تا بتوانند جای پای خود را پیدا کنند و شروع به تشکیل کلیه کنند.

مشاهده مشارکت بالاترین درصد سلول‌های انسانی

سپس بیش از 1800 جنین به رحم جایگزین منتقل شدند که پنج مورد از آنها برای مطالعه در 28 روز اول برداشت شدند. هر پنج نفر دارای کلیه‌های نرمال مطابق با سطح رشدشان بودند و اندام‌ها حاوی 50 تا 60 درصد سلول‌های مشتق از انسان بودند. تان می‌گوید این بالاترین درصد سلول‌های انسانی است که تاکنون در هر عضوی که در داخل خوک رشد کرده است مشاهده شده است. محققان می‌گویند با توجه به زمان بیشتر، هیچ نشانه‌ای وجود ندارد که کلیه‌ها به رشد و تکوین طبیعی خود ادامه ندهند، احتمالاً سلول‌های انسانی به طور فزاینده‌ای از سلول‌های خوک خارج می‌شوند.

سلول‌های بنیادی و تولید کلیه

در حالی که سلول‌های بنیادی به چندین نوع سلول، از جمله سلول‌های لوله‌ای کلیه و بافت رشدی تمایز یافتند، کلیه انسان دارای بیش از 70 نوع سلول منحصر به فرد است که دانشمندان باید آن‌ها را خلاصه کنند. و تا زمانی که محققان نتوانند اندامی را ایجاد کنند که 100 درصد انسان باشد، این احتمال وجود دارد که چنین پیوندهایی باعث رد شدن آنها شود. ماسیمو مانژیولا، ایمونولوژیست پیوند در دانشگاه نیویورک که در این تحقیق شرکت نداشت، می‌گوید: این مطالعه یک مرحله مهم و جالب است. او خاطرنشان می‌کند، اما هنوز سال‌ها از پیوندهای خارجی کاملاً کاربردی فاصله دارد.

معایب طرح و چالش‌های حل نشده

با توجه به مزایای قابلیت تکثیری ، مهاجرتی و تمایزی سلول‌های بنیادی، در این مطالعه بازهم مشاهده شد که تعدادی از سلول‌های iPSC به اشتباه به سلول‌های عصبی در مغز و نخاع جنین‌ها تمایز پیدا کردند. مانگیولا می‌گوید که این سلول‌ها برخلاف سلول‌های کلیه تصادفی به نظر می‌رسند و باعث می‌شود او فکر کند که احتمالاً منجر به حیواناتی با مغز انسان نمی‌شود - که باعث ایجاد یک معضل اخلاقی می‌شود. برای جلوگیری از چنین مسائل اخلاقی، لای می‌گوید که حرکت رو به جلو این تیم ژن‌هایی را که تمایز سلول‌های بنیادی را به نورون‌ها هماهنگ می‌کنند - و همچنین به سلول‌های زایا، تخمک و اسپرم که اطلاعات ژنتیکی را به فرزندان منتقل می‌کنند، از بین می‌برد. این تیم همچنین به دنبال رشد سایر پیش سازهای اندام انسانی در خوک ها از جمله قلب و پانکراس است. ما احساس می کنیم که یک گام مهم در این زمینه برداشته ایم، اما این تنها گام اول است و چالش‌های زیادی باقی مانده است. اما ما خوشبین هستیم که با زمان و تلاش بتوانیم بر این چالش‌ها نیز غلبه کنیم.»

پایان مطلب/.