جنین های مصنوعی موش که از سلول های بنیادی بدون اسپرم، تخمک رشد کرده اند



Lاز پایین با درخشش نرم میکروسکوپ، جنین های شفاف موش دقیقاً همانطور که باید به نظر می رسیدند. در روز 3 آنها شروع به دراز شدن کردند و از کره به استوانه تبدیل شدند. در یک طرف، لوله عصبی در حدود روز ششم شروع به تا شدن کرد، از طرف دیگر یک دم شروع به جوانه زدن کرد. در روز هشتم، قلب تپنده شروع به گردش خون از طریق رگ‌هایی کرد که در اطراف کیسه زرده جنین شکل می‌گرفتند.

اما این جنین ها محصول تخمک و اسپرم نبودند. آنها حتی در رحم یک موش ماده رشد نمی کردند. آنها در داخل یک بیوراکتور توسعه یافتند و به طور کامل از سلول های بنیادی کشت شده در ظرف پتری تشکیل شدند.

این آزمایش‌ها که در مؤسسه علوم Weizmann در اسرائیل انجام شد و روز دوشنبه در Cell منتشر شد، اولین باری است که محققان جنین‌های کاملاً مصنوعی موش – بدون استفاده از اسپرم یا تخمک – را در خارج از رحم رشد داده‌اند.

تبلیغات

این پیشرفت راه های جدیدی را برای مطالعه چگونگی تشکیل اندام های مختلف سلول های بنیادی در جنین در حال رشد و درک بهتر اینکه چگونه جهش های خاص باعث ایجاد بیماری های مختلف رشدی می شوند، باز می کند. همچنین سوالات عمیقی در مورد اینکه آیا حیوانات دیگر، از جمله انسان، ممکن است روزی از سلول های بنیادی در آزمایشگاه کشت شوند، ایجاد می کند.

به محض اینکه علم شروع به حرکت به جایی کرد که در آن امکان رفتن از یک جمعیت سلول های بنیادی در ظرف پتری تا توسعه اندام وجود داشت – که نشان می دهد روزی می توان تمام راه را برای ایجاد یک پل تزار، زیست شناس رشدی در دانشکده پزشکی دانشگاه کیس وسترن رزرو که در این مطالعه شرکت نداشت، گفت: ارگانیسم زنده – زمان بسیار وحشی و قابل توجهی است.

تبلیغات

از دهه 1980، زیست شناسان رشدی سلول به سلول جنین ها را جدا می کنند تا بفهمند چگونه آنها در نهایت به تمام بافت های تخصصی تبدیل می شوند که به ماهی ها امکان شنا و موش ها و راه رفتن و صحبت کردن انسان ها را می دهد. در حدود یک دهه گذشته، محققان به اندازه کافی در مورد سیگنال هایی که سلول های بنیادی را به این مسیرهای تمایز می فرستند، آموخته اند تا بتوانند آن ها را به شکلی شبیه اندام ها (ارگانوئیدها)، تخمک هایی که اخیراً بارور شده اند (بلاستوئیدها) و حتی جنین ها را کنار هم قرار دهند. جنین).

اما این گلوله‌های سلول‌های موش و انسان را فقط می‌توان برای مدت کوتاهی در ظرف‌ها و لوله‌های آزمایش رشد داد و سپس بیرون ریخت. آنها برای حمایت از رشد بیشتر خود به یک رحم زنده یا حتی بهتر از آن به یک تخمین مصنوعی نیاز داشتند.

جیکوب هانا، زیست‌شناس سلول‌های بنیادی جنینی در ویزمن، هفت سال را صرف مهندسی یک سیستم لوله‌ای از ویال‌های شیشه‌ای چرخان کرد که در یک انکوباتور قرار داده شده بود تا این کار را انجام دهد. سال گذشته، تیم او در Nature گزارش داد که رحم مکانیکی آنها می تواند جنین طبیعی موش را تا 11 روز زنده نگه دارد.

در این آخرین کار، تیم این سیستم را با یک کوکتل جدید از سلول‌های بنیادی ترکیب کردند، که برخی از آنها از نظر شیمیایی برای بیان بیش از حد ژن‌هایی که رشد جفت و کیسه زرده را فعال می‌کنند – بافت‌هایی که برای حمایت از رشد سالم جنین‌ها حیاتی هستند، ترکیب شده بودند. .

جنین های مصنوعی توانستند تا روز 8.5 رشد کنند و شروع یک مغز خوب، یک لوله عصبی و یک دستگاه روده و همچنین یک قلب تپنده را ایجاد کنند. تجزیه و تحلیل الگوهای بیان ژن جنین های مصنوعی در بافت های مختلف نشان داد که آنها 95٪ شبیه به یک جنین طبیعی موش در همان سن هستند.

با این حال، کار محدودیت های مهمی دارد. روز 8.5 هنوز نسبتاً زود است. زمان کامل بارداری برای موش 20 روز است. و جنین هایی که در این مدت زنده ماندند نادر بودند. تنها حدود 50 توده از 10000 توده سلولی خودسازماندهی به جنین می شوند. بقیه نتوانستند به درستی توسعه یابند.

تزار گفت: «این فقط یک گام است، اما گامی بسیار مهم برای اینکه بتوانیم توسعه اولیه را مطالعه کنیم. ما در حال عبور از قلمرو توانایی تولید جنین از ابتدا و به طور بالقوه یک موجود زنده هستیم. این یک تغییر واقعاً قابل توجه برای زمین بوده است.”

در حالی که دانشمندان در برگرداندن سلول‌های بالغ به حالت سلول‌های بنیادی اولیه بسیار خوب عمل کرده‌اند، کشف اینکه دقیقاً کدام سیگنال‌های شیمیایی باعث می‌شود یک سلول بنیادی پیش‌سازهای کبد یا کلیه را تولید کند، بسیار چالش برانگیزتر بوده است. آزمایش‌هایی که سعی می‌کنند سلول‌های بنیادی را برای تشکیل بافت‌های تخصصی تحریک کنند، تمایل دارند به جای آن، ترکیبات درهم‌آمیزی از سلول‌ها را تولید کنند، بدون سازماندهی و با ترکیبات اشتباه انواع سلول.

محققان می گویند کار جدید تیم هانا باید راهی را برای درست کردن این دستور العمل ها فراهم کند، تا حدی به این دلیل که بیوراکتور شفاف به دانشمندان اجازه می دهد تا اندام هایی را که در جلوی چشمان آنها رشد می کنند، اما همچنان در بافت های حمایتی اطراف مشاهده کنند. و چون با شروع با سلول های بنیادی به جای تخمک های بارور شده، می توانند این ساختارهای جنینی را به روشی بسیار مقیاس پذیرتر و کنترل شده تولید کنند.

نیکلاس ریورون، زیست شناس سلول های بنیادی در مؤسسه بیوتکنولوژی مولکولی آکادمی علوم در وین، گفت: «این نقشه راه تشکیل بافت و اندام را به شدت اصلاح خواهد کرد. این ساختارهای حداقلی را به ما می آموزد، حداقل عناصری را که در نهایت برای تشکیل اندام های کامل ضروری است. این به تنهایی کاملاً بی‌ارزش است.»

با این حال، فراتر از تحقیقات اساسی، تأثیر بزرگ‌تر این کار، پتانسیل آن است که روزی برای سایر گونه‌ها، از جمله انسان‌ها، اعمال می‌شود. جنین‌های مصنوعی مشتق‌شده از سلول‌های بنیادی به دانشمندان این فرصت را می‌دهد تا با جزئیات بی‌سابقه‌ای در روزهای اولیه رشد انسان تحقیق کنند و در عین حال جایگزینی کمتر بحث‌برانگیز و اخلاقی برای جنین‌های انسانی ارائه کنند – که مطالعه آن از لحاظ تاریخی به دلیل ممنوعیت‌های مالی و تمایل به IVF محدود شده است. اهدا کنندگان

انقلاب جنین شناسی مصنوعی فردا اتفاق نخواهد افتاد. موانع فنی متعددی برای ترجمه وجود دارد – انسان‌ها دوره‌های بارداری بسیار طولانی‌تری دارند و از موش بزرگ‌تر می‌شوند و همچنین ارگانیسم پیچیده‌تری هستند. اما این نوع کار همیشه از جایی شروع می شود و معمولاً با موش ها شروع می شود. این بدان معناست که هنوز زود نیست که به این فکر کنید که این همه می تواند به کجا برسد.

تزار می‌گوید: «هرچه بیشتر و بیشتر ظرفیت هل دادن جنین‌های مشتق شده از سلول‌های بنیادی را بیشتر و بیشتر نشان دهیم، جنین‌های مصنوعی و جنین‌های طبیعی بیشتر شروع به ادغام می‌کنند.» “همیشه یک منطقه خاکستری وجود خواهد داشت، اما به عنوان دانشمندان و به عنوان یک جامعه ما باید دور هم جمع شویم تا تصمیم بگیریم که این خط کجاست و تعریف کنیم که چه چیزی از نظر اخلاقی قابل قبول است.”