به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، فعال سازی ژنوم جنینی (EGA) یک گام مهم در تکوین جنینی است. با این حال، در حالی که EGA روی موش‌ها با استفاده از سلول‌های شبه 2 سلولی موش مورد مطالعه قرار گرفته است. اما علیرغم اینکه دانستن فرآیند تکوین مراحل اولیه در همه جنین‌ها ضروری است، اما هنوز EGA انسانی به دلیل فقدان یک مدل سلولی آزمایشگاهی و نگرانی‌های اخلاقی، به طور کامل مشخص نشده است. در همین راستا برای پیشبرد این درک، پنج گروه تحقیقاتی مستقل اخیراً جنین‌های 8 سلولی انسانی (8CLC ) را از سلول‌های بنیادی پرتوان با استفاده از رویکردهای مختلف توسعه داده‌اند. در یک مطالعه جدید، محققان اکنون پروفایل‌های رونویسی این CLC 8 و جنین‌های انسان قبل از لانه گزینی را برای تسهیل استفاده از CLC8 به عنوان مدل‌های سلولی مقایسه کردند.

شکل گیری مدل‌های بلاستوسیست انسانی

یک هفته پس از لقاح، جنین انسان در رحم لانه گزینی می‌کند. این رویداد مستلزم تشکیل یک بلاستوسیست از جنین است که شامل کره‌ای است که حفره ای را احاطه کرده است که جنین را در خود جای داده است. سلول‌های بنیادی می‌توانند در آزمایشگاه بلاستوسیست را تشکیل دهند. تولید بلاستوسیست انسانی از پیشرفت علمی و پزشکی حمایت می‌کند. با این حال، توانایی آن برای پیش‌بینی تکوین انسانی به توانایی آن در بازتولید توالی‌های تعیین سلولی بلاستوسیست و مورفوژنز، به طور مؤثر، صادقانه و بر اساس توالی و سرعت رشد بستگی دارد. چنین مدل‌سازی تشکیل سلول‌هایی را تضمین می‌کند که مرحله بلاستوسیست را به‌عنوان نقطه شروعی برای جمع‌بندی جنبه‌های مراحل رشد بعدی، از جمله کاشت، منعکس می‌کنند. از طرفی زمانی که فعال سازی ژنوم زیگوتیک (ZGA) رخ می‌دهد، اولین موج رونویسی ژنوم جنین آغاز می شود. در طول این سال‌ها، روش‌های متنوعی برای شکل گیری مدل‌های بلاستوسیست انسانی پیشنهاد شده است. با این حال، سلول‌های تولید شده اغلب با سلول‌های بلاستوسیست از جنین‌های 5 تا 7 روز پس از لقاح (dpf)) مطابقت ندارند.بنابراین لازم است مدلی ایجاد شود تا تکوین این مرحله را به طور کامل تقلید کند.

فعال سازی ژنوم جنینی (EGA)

شروع رونویسی اختصاصی ژن‌های جنین، که به عنوان فعال سازی ژنوم جنینی (EGA) نیز شناخته می‌شود، گامی مهم در سفر تکاملی یک ارگانیسم است. از طرفی فعال سازی ژنوم جنینی (EGA) یک فرآیند ضروری در شروع تکوین یک ارگانیسم است. اگرچه EGA تا حدودی در موش‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است، EGA انسانی عمدتاً به دلیل فقدان مدل‌های جدید سلولی در شرایط آزمایشگاهی و محدودیت‌های اخلاقی در استفاده از جنین انسان، تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده است. بنابراین، مدل‌های سلولی شبیه مرحله بلاستومر انسان - زمانی که جنین تحت یک فرآیند تکثیر سلولی قرار می‌گیرد - برای مطالعه اولیه‌ترین مراحل EGA انسانی و درک رویدادهایی که در طول رشد اولیه جنین رخ می‌دهند، ضروری هستند.

روش‌های مختلف تولید سلول‌های 8 سلولی انسانی (CLCs8)

برای فعال کردن چنین مطالعاتی، پنج گروه تحقیقاتی مستقل، اخیراً روش‌های مختلفی را برای تولید سلول‌های 8 سلولی انسانی (CLCs8 ) توسعه دادند، زیرجمعیت کوچکی از سلول‌های مشتق شده از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی (hPSCs) که بسیار شبیه به سلول‌های 8 سلولی است. Taubenschmid-Stowers و همکاران و مویا جودار و همکاران. جنین مرحله ای CLC8 را ازhPSCهای بکر پرتوان تحت دو شرایط کشت متفاوت کشت دادند، در حالی که Mazid و همکاران. از شرایط کشت بهینه برای ایجاد CLC 8 مشتق شده از در hPSCهای بکر پرتوان استفاده کردند. در جای دیگر، یو و همکاران نیز از غربالگری شیمیایی برای ترویج تبدیل hPSCهای شبه اپی بلاست برای ایجاد CLC8  استفاده کردند. یوشیهارا و همکاران از برنامه ریزی مجدد سلول‌های شبه بلاستومری (iBM) از سلول‌های بنیادی جنینی انسان (hESCs) با بیان گذرا DUX4، یک فاکتور رونویسی که درست پس از لقاح فعال می شود، کمک گرفتند. اگرچه همه گروه‌های تحقیقاتی با استفاده از توالی یابی RNA تک سلولی (scRNA-seq) این سلول‌ها را به عنوان CLC8 شناسایی کردند، اما با این وجود میزان شباهت‌ها یا تفاوت‌ها بین این جمعیت‌های CLC8 ناشناخته باقی مانده است.

مقایسه  CLC8های تولید شده با روش‌های مختلف

بنابراین در یک مطالعه جدید، دانشیار ماساهیتو یوشی‌هارا از موسسه تحقیقات پیشرفته آکادمیک و دانشکده پزشکی فارغ التحصیل در دانشگاه چیبا، به همراه پروفسور جوها کر از گروه علوم زیستی و تغذیه در موسسه کارولینسکا، سوئد، و دانشگاه هلسینکی، فنلاند، تلاش کردند تا این شکاف دانش را پر کند. آنها پروفایل‌های ترانویسی CLC8های گزارش شده توسط پنج گروه تحقیقاتی، از جمله گروه آنها، را با یکدیگر و با بلاستومرهای 8 سلولی مقایسه کردند. یافته‌های آنها در 20 ژوئیه 2023 به صورت آنلاین در دسترس قرار گرفت و در جلد 18، شماره 8 مجله Stem Cell Reports در 8 آگوست 2023 منتشر شد. برای این مقایسه، محققان ابتدا داده‌های scRNA-seq پنج CLC8 توسعه‌یافته را با دو مجموعه داده از جنین‌های قبل از لانه‌گزینی انسانی Petropoulos و همکارانش. و داده‌های یان و همکاران باهم ادغام کردند. مجموعه داده‌های یان و همکاران شامل، داده‌های  hESCها و جنین‌های اولیه بوده است، در حالی که مجموعه داده پتروپولوس و همکاران. شامل داده‌های روز سوم جنینی (مرحله 8 سلولی) تا روز هفتم بود.

نتایج کسب شده از مقایسه روش‌های مختلف کشت

تجزیه و تحلیل آماری داده‌های ادغام‌شده با موفقیت نشان داد که سلول‌های iBM که توسط دکتر یوشی‌هارا و تیمش دوباره برنامه‌ریزی شده‌اند، بیشترین شباهت را به جنین 8 سلولی در هر دو مجموعه داده نشان دادند، در حالی که CLC8های دیگر ناهمگن بودند. اهمیت این نوع سلولی CLC8 با مقایسه آنها با داده‌های scRNA-seq جنین‌های انسان قبل از لانه‌گزینی به عنوان مرجع ،تایید و تقویت شد. از طرفی تجزیه و تحلیل بیان ژن همه CLC8ها نشان داد که ژن‌های EGA به شدت بیان در انها می‌شوند ولی بیان ژن پرتوانی در سلول‌های iBM حداقل است. این درحالی است که  CLC8 های دیگر بیان بالاتری از ژن‌های پرتوانی را نشان دادند. محققان همچنین شواهد قانع‌کننده‌ای پیدا کردند که نشان می‌دهد منشا CLC8 و همچنین نحوه برنامه‌ریزی مجدد آن‌ها ممکن است بر ویژگی‌های سلول نهایی تأثیر بگذارد.

درک علل ناباروری و بهبود موفقیت لقاح آزمایشگاهی

آنها پیش‌بینی می‌کنند که یافته‌های حاضر تحقیقات گسترده‌تری را برای درک بیشتر تکوین جنین اولیه انسان آغاز کند. همانطور که دکتر یوشی‌هارا توضیح می‌دهد، این "مدل‌های سلولی توسعه‌یافته ما را قادر می‌سازد تا مراحل اولیه زندگی انسان را بدون نگرانی‌های اخلاقی مطالعه کنیم. علاوه بر این، سلول‌های برنامه‌ریزی‌شده مجدد بر محدودیت نمونه‌های مطالعاتی محدود غلبه می‌کنند، زیرا می‌توان آن‌ها را در تعداد زیادی به طور همزمان تولید کرد. "با شفافیت بیشتر در مورد مکانیسم تکوین طبیعی اولیه انسان، ممکن است بتوان روش‌های جدیدی برای درک علل ناباروری و بهبود موفقیت لقاح آزمایشگاهی پیدا کرد.

پایان مطلب/.