به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، سلول‌های بنیادی کشت‌شده در شرایط آزمایشگاهی با ظرفیت‌های تکوینی متمایز می‌توانند پس از تزریق ریز به جنین‌های پستانداران قبل از لانه گزینی، به بافت‌های جنینی یا خارج جنینی کمک کنند. با این حال، اینکه آیا سلول‌های بنیادی کشت شده می‌توانند به طور مستقل کل ساختارهای جنین مانند معده را با بخش‌های جنینی و خارج جنینی ایجاد کنند، ناشناخته باقی مانده است. با این وجود گزارش‌ها نشان داده است که مدل‌های جنینی می‌توانند به دانشمندان در درک تمایز سلول‌های بنیادی، رشد اندام‌ها و چگونگی ایجاد نقص کمک کنند. دانشمندان پس از هشت روز کشت، از این مدل جنین تصویربرداری کردند. این جنین از چهار ساختار بافتی تشکیل شده است: اپی بلاست (فیروزه ای)، کیسه زرده (زرد)، سلول‌های مزودرم خارج جنینی با حفره کوریونی اولیه (قرمز) و لایه تروفوبلاست (سفید). در طول تکوین سلول‌های بنیادی جنینی (ESC)، سلول‌های بنیادی پرتوان قبل از برداشتن اولین قدم‌های خود به سوی تعهد به نسب، از حالت ساده به حالت اولیه تبدیل می‌شوند. Jacob Hanna، زیست شناس سلول‌های بنیادی در موسسه علوم Weizmann، می خواست بداند چرا این انتقال رخ می‌دهد. برای پاسخ به این سوال، هانا و تیمش تصمیم به تولید یک مدل جنین خارج رحمی کردند.

تولید جنین‌های کایمریک از سلول‌های بنیادی

انواع مختلفی از سلول‌های بنیادی را می‌توان در شرایط آزمایشگاهی رشد داد و هنگامی که به جنین‌های موش قبل از لانه گزینی تزریق می‌شوند، می‌توانند به بافت‌های جنینی یا خارج جنینی کمک کنند. سلول‌های بنیادی جنینی موش (ESCs) که در شرایط ساده‌ای کشت می‌شوند، می‌توانند جنین‌های کایمریک را به دنبال تزریق ریز بلاستوسیست تولید کنند، که ثابت می‌کند این سلول‌ها پتانسیل درست کردن تمام بافت‌های جنین را دارند.  مطالعات اخیر به طور فزاینده‌ای بر توانایی ESCها برای ترمیم خود به ساختارهای سازمان یافته در شرایط آزمایشگاهی، مانند بلاستوئیدها، ارگانوئیدها، اسمبلوئیدها و گاسترولویدها تاکید کرده است که مسیرهایی را برای مدل سازی سؤالات تکوینی باز می‌کند. به عنوان مثال، ترکیب ESC های موش با eTSC ها منجر به تشکیل ساختارهای بلاستوسیست مانند می‌شود که به آن بلاستوئید می‌گویند.

ایجاد جنین در شرایط آزمایشگاه

فرایند لانه گزینی جنین انسان در رحم منجر به تعدادی تغییرات در سازمان دهی جنین می‌شود که برای گاسترولاسیون و ادامه تکوین بدن جنین آینده ضروری است. بیشتر این فرآیند به شکل‌زایی بافت‌های خارج جنینی و تأثیری که بر سازمان‌دهی سلول‌های جنینی می‌گذارد، بستگی دارد. علاوه بر این، این مرحله تکوینی با شیوع بالای سقط جنین است و به همین دلیل، درک وقایع مرتبط با این دوره به درک ناباروری و نقایص رشدی کمک می‌کند. با این حال، این مطالعات دارای چالش‌های اخلاقی و فنی است. اگرچه امکان کشت ساختارهای مشتق شده از بلاستوسیست‌های انسانی در شرایط in vivo وجود دارد، اما این کشت‌ها و سازمان‌دهی ساختاری جنین‌های in vivo را کاملا نشان نمی‌دهند. بنابراین ایجاد مدل‌های یکپارچه جنین مشتق شده از سلول‌های بنیادی مراحل پس از لانه گزینی انسان می‌تواند بستر مفیدی را برای درک این مراحل حیاتی تکوینی فراهم کند.

نشانه‌های اولیه ایجاد مدل‌های جنین یکپارچه

تعریف نشانه‌های اولیه مدل‌های جنین یکپارچه پس از لانه‌گزینی انسان باید شامل تمام جنبه‌های زیر باشد: (1) حضور مداوم معادل‌هایی از تمام رده‌های سلولی کلیدی جنین اولیه پس از لانه‌گزینی در حال رشد (به عنوان مثال، آندودرم اولیه شبیه تروفوبلاست). سلول های شبه اپی بلاست مانند (PrE)، مزودرم خارج جنینی (ExEM) و پرتوان؛ (2) خود سازمان دهی واضح محفظه های جنینی با سازماندهی مورفولوژیکی و ساختاری کافی و جهت گیری نسبی مناسب بین ساختارهای دوم (به عنوان مثال، دیسک جنینی، هیپوبلاست مانند، ساختارآمنیون مانند، زرده پلاریزه کیسه (YS) مانند، حفره شبه کوریونی (ChC) و محفظه شبه تروفوبلاست). و (3) شواهدی از پویایی رشدی مربوط به توانایی پیشرفت، به شیوه‌ای سازمان‌یافته ساختاری، از طریق نقاط عطف تکاملی که از نظر مورفولوژیکی جنین انسانی اولیه پس از لانه‌گزینی پس از تشکیل تجمع اولیه مشخص‌شده باشد.

شیوه مطالعاتی

هانا متوجه شد که این پروژه جاه طلبانه است و نمی‌توان در آن عجله کرد. بنابراین، تیم او ابتدا شرایط رشد یک جنین طبیعی از یک موش در خارج از رحم را مورد مطالعه قرار داد. سپس انواع سلول‌ها و شرایط مورد نیاز برای رشد جنین موش از سلول‌های جنینی موش را شناسایی کردند. در نهایت، آنها اولین جنین انسان را ساختند. مدل ایجاد شده از انسان ساده لوح ESC.3 هانا گفت: «تکرارها و آزمایشات زیادی طول کشید. این تیم ESC naïve  انسان را به چهار زیرجمعیت متمایز کرد و آنها را در نسبت‌های خاص کشت داد تا رشد بافت‌های جنینی را تقویت کند. آنها در حالی که رشد مدل جنین مبتنی بر ESC را برای ساختارهای مهم زیر نظر داشتند، هشت روز پس از کشت تصویری گرفتند که شامل اپی بلاست، کیسه زرده، مزودرم خارج جنینی و تروفوبلاست بود. این تیم از اطلس‌ها برای مقایسه ساختار مدل خود با جنین‌های معمولی استفاده کردند.

مزایای مدل جنینی ایجاد شده

در حالی که برخی از محققان پیش‌بینی می‌کنند رویان‌ها را فراتر از محدودیت ۱۴ روزه مطالعه کنند، هانا بر اهمیت داشتن یک مدل با کیفیت بالا در دوره‌های کشت طولانی‌تر تاکید کرد. «این در مورد شمارش روز نیست. هانا تاکید کرد که این در مورد گرفتن جنینی است که شبیه آنچه باید باشد. به گفته هانا، این مدل‌ها به دانستن چگونگی حالت اولیه برای تمایز سلولی، درک اشتباهات تکوینی که منجر به بارداری غیرقابل دوام می‌شود و بهبود رشد اندام برای پیوند کمک می‌کند.

پابان مطلب/.