محققان تلاش هایی را برای ساخت تخم های مصنوعی انسان در لوله آزمایش آغاز کردند


مندر مطالعه‌ای که در اوایل سال جاری منتشر شد، دانشمندان دانشگاه علوم و بهداشت اورگان از تولد سه توله موش خبر دادند که با دستور العمل‌هایی که قبلاً استفاده نشده بودند برای تولید مثل ایجاد شده بودند. محققان با استفاده از یک تکنیک شبیه سازی رایج، مواد ژنتیکی را از تخم یک ماده حذف کردند و DNA هسته ای سلول های پوست دیگری را جایگزین آن کردند. سپس با یک کوکتل شیمیایی جدید، تخمک‌ها را تکان دادند تا نیمی از مجموعه‌های کروموزوم جدید خود را از دست بدهند و آنها را با اسپرم موش بارور کردند.

در یک گام بزرگ به سوی دستیابی به گامتوژنز آزمایشگاهی – یکی از جاه‌طلبانه‌ترین مهتاب‌های پزشکی تولید مثل – این گروه به رهبری شوکرات میتالیپوف، محقق پیشگام باروری، اکنون قصد دارد از همین روش برای ساخت جنین‌های مصنوعی انسان در یک لوله آزمایش استفاده کند.

در صورت موفقیت، این پژوهش پتانسیل بسیار زیادی برای درمان ناباروری، پیشگیری از بیماری‌های ارثی و باز کردن امکان داشتن فرزندان مرتبط ژنتیکی برای زوج‌های همجنس دارد.

تبلیغات

پائولا آماتو، متخصص زنان و زایمان و متخصص ناباروری در OHSU که تخمک‌های انسان مورد استفاده در آزمایش‌های میتالیپوف را جمع‌آوری می‌کند، گفت: «این یکی از آن پروژه‌های پرخطر و با پاداش بالا است. ما هنوز نمی‌دانیم که آیا این کار جواب می‌دهد یا خیر، اما کاهش باروری ناشی از افزایش سن همچنان یک مشکل لاینحل در رشته ما است، بنابراین ما همیشه از این سرمایه‌گذاران خصوصی که نیاز واقعی را در اینجا برآورده می‌کنند سپاسگزاریم.

میتالیپوف مدیر مرکز سلول درمانی و ژن درمانی جنینی در OHSU است. این مرکز که در سال 2013 تأسیس شد، بر ترکیب فناوری های کمک باروری با تکنیک های اصلاح ژنتیکی با هدف پیشگیری از بیماری های ارثی یک روزه تمرکز دارد.

تبلیغات

کار این گروه بر روی گامتوژنز آزمایشگاهی (IVG) در سلول های انسانی با جایزه ای از Open Philanthropy – یک سازمان کمک هزینه که عمدتا توسط داستین موسکوویتز، یکی از بنیانگذاران فیس بوک و همسرش کاری تونا تامین می شود – امکان پذیر می شود. 4 میلیون دلار در سه سال آینده. کارشناسان به STAT گفتند که تزریق بودجه و مشارکت دانشمندی با سابقه مانند میتالیپوف، سؤالات اخلاقی و قانونی در مورد تولید انبوه تخمک و اسپرم را فوری تر می کند.

در ایالات متحده، هیچ قانون فدرالی وجود ندارد که این نوع کار IVG را ممنوع کند. با این حال، کنگره هر گونه تحقیقاتی را که باعث ایجاد، تخریب یا آسیب رساندن آگاهانه به جنین انسان شود، از دریافت بودجه فدرال منع کرده است. در سطح ایالت، قوانین حاکم بر تحقیقات جنین انسانی به طور گسترده ای متفاوت است، به طوری که 11 ایالت آن را به طور کامل ممنوع کرده اند، پنج ایالت به صراحت آن را مجاز می دانند، و بسیاری از مناطق خاکستری در این بین.

برای انتقال IVG از آزمایشگاه تحقیقاتی به یک کلینیک باروری نیاز به مجوز از سازمان غذا و دارو دارد. هنوز مشخص نیست که آیا این چیزی است که آژانس می‌تواند در نظر بگیرد یا خیر – در حال حاضر یک راننده صورتحساب هزینه‌ای را از دریافت هرگونه درخواستی برای پیگیری آزمایش‌های بالینی مربوط به شروع بارداری با جنین‌هایی که به طور ژنتیکی دستکاری شده‌اند توسط FDA جلوگیری می‌کند. در سال 2019، کنگره به دنبال فشار دانشمندان و طرفداران درمان جایگزینی میتوکندری، که به عنوان IVF سه نفره نیز شناخته می شود، این ممنوعیت را اصلاح کرد، اما در نهایت آن را تمدید کرد. درمان جایگزینی میتوکندری روشی است که مواد ژنتیکی از تخمک و اسپرم را با میتوکندری از اهداکننده زن ترکیب می‌کند.

انتقال هسته سلول سوماتیک برای IVG می تواند تحت یک شرط قرار گیرد، اگر DNA سوماتیک و تخمک از افراد متفاوتی باشد. اما اگر آنها از یک شخص آمده باشند، ممکن است نشان دهنده یک شکاف باشد.

برخی از علمای اخلاق زیستی نگرانند که دسترسی آسان IVG می‌تواند آغازگر دوره جدیدی از اصلاح نژاد باشد، سناریوهایی که والدین آینده نگر می‌توانند تعداد زیادی جنین ایجاد کنند و از ابزارهای ژنتیکی برای انتخاب «بهترین» استفاده کنند. IVG همچنین شبح والدین غیر توافقی را افزایش می دهد – چیزی که اکثر قوانین ایالتی در حال حاضر برای رسیدگی به آن مجهز نیستند.

هنک گریلی، مدیر مرکز حقوق و علوم زیستی استنفورد، که کتابش با عنوان «The پایان جنسیت، آینده گامتوژنز در شرایط آزمایشگاهی را بررسی می کند. «آیا این اتفاق خواهد افتاد؟ ما نمی دانیم. اما میتالیپوف مطمئناً خود را یک دانشمند جسور و خلاق ثابت کرده است، و از دیدگاه من، پیوستن گروه او به تلاش برای کمک به افرادی که می‌خواهند بچه‌های ژنتیکی داشته باشند اما نمی‌توانند این کار را انجام دهند، کار خوبی است، مشروط بر اینکه بتوانند این کار را ایمن و مؤثر انجام دهند. ”


آزمایشگاه میتالیپوف مدت‌هاست که انکوباتوری برای علم فشار دادن پاکت بوده است. در سال 2009، او و همکارانش راهی برای جایگزینی DNA میتوکندریایی پر زرق و برق با نسخه‌های سالم موجود در سلول‌های تخم میمون‌ها کشف کردند – پیشرفتی پیشگامانه که راه را برای درمان جایگزینی میتوکندری در انسان هموار کرد. در سال 2013، آنها برای اولین بار خطوطی از سلول های بنیادی جنینی را از رویان های شبیه سازی شده انسان ایجاد کردند. چند سال بعد، آنها اولین تیمی در ایالات متحده بودند که با استفاده از CRISPR تلاش کردند تا یک جهش ژنتیکی را در جنین های زنده انسان اصلاح کنند.

اما تا همین اواخر، گامتوژنز آزمایشگاهی یا IVG در لیست کارهای او نبود.

گامت ها سلول هایی هستند که قادر به ایجاد نسل های آینده هستند: اسپرم و تخمک. ایده پشت IVG تولید آن نوع سلول ها در لوله های آزمایش است نه در داخل بدن حیوان در حال رشد.

در سال‌های اخیر، دانشمندان در تولید گامت‌های مصنوعی از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی سرفصل خبرها قرار گرفته‌اند. اما گروه میتالیپوف قصد دارد فناوری بسیار قدیمی‌تری را احیا کند، که قبل از رها شدن، موفقیت اولیه‌ای در IVG داشت: انتقال هسته‌ای سلول‌های سوماتیک.

انتقال هسته سلول سوماتیک توسط محققان موسسه Roslin در اسکاتلند پیشگام شد. پس از اینکه دانشمندان موفق شدند از این تکنیک برای شبیه سازی اولین پستاندار – گوسفندی به نام دالی – استفاده کنند، متوجه شدند که اگر بتوانند بر چند مانع دیگر غلبه کنند، ممکن است از آن برای تولید گامت های مصنوعی استفاده شود.

در شبیه سازی، تخمک خالی شده مجموعه کاملی از کروموزوم ها را از اهداکننده سلول سوماتیک دریافت می کند و در آزمایشگاه تحریک می شود تا شروع به تقسیم شود. هر فرزندی که حاصل شود از نظر ژنتیکی با آن سلول سوماتیک یکسان خواهد بود.

گرافیک بلاستوسیست
شماتیکی که روشی را نشان می دهد که تیم میتالیپوف برای ایجاد جنین مصنوعی موش استفاده کرد. یونمی لی و همکاران، زیست شناسی ارتباطات طبیعت

روش ساخت یک تخمک مصنوعی از نظر فنی شبیه شبیه سازی است، اما پس از لقاح با اسپرم، افراد منحصر به فرد ایجاد می شود. با این حال، برای اینکه جنین‌های حاصل تعداد کروموزوم‌های مناسبی داشته باشند، DNA اهداکننده باید به نصف بریده شود، فرآیندی که به نام هاپلوئیدیزه شدن شناخته می‌شود. در صورتی که DNA سوماتیک در مرحله مناسب چرخه سلولی آنها وارد شود، تخمک ها به ماشینی مجهز هستند تا این تنظیم را انجام دهند.

در سال 2000، چهار سال پس از تولد دالی، محققان اسپانیایی اولین تخمک مصنوعی انسان را با استفاده از این روش تولید کردند. آنها سه مورد از آنها را بارور کردند و جنین های حاصل را در مرحله دو سلولی منجمد کردند. این طرح انتقال جنین های منجمد به رحم زنی بود که قادر به باردار شدن نبود و رضایت داده بود که DNA جسمی خود را در تخمک های اهداکننده به عنوان آخرین تلاش برای داشتن فرزندانی که از نظر ژنتیکی با همسرش مرتبط هستند، قرار دهند.

اما زمانی که همان پروتکل روی موش‌ها آزمایش شد – جایی که می‌توان اثرات آن را دقیق‌تر بررسی کرد – کروموزوم‌ها آنطور که در نظر گرفته شده بود از هم جدا نشدند. مدت کوتاهی پس از آن، انتقال هسته سلول های سوماتیک برای تولید مثل انسان در بسیاری از کشورها از جمله اسپانیا ممنوع شد.

میدان IVG، با کشف روشی برای گرفتن هر نوع سلول و چرخاندن ساعت رشد آن به حالت ابتدایی‌تر، چند سال بعد به راه افتاد. با نشانه‌های شیمیایی مناسب، تیمی از دانشمندان ژاپنی این سلول‌های بنیادی پرتوان را برای تولید گامت‌های عملکردی در موش‌ها تحت فشار قرار دادند. اول اسپرم در سال 2011، سپس تخمک، پنج سال بعد. اما آنها برای ایجاد نتایج مشابه در انسان تلاش کردند.

در سال 2018، این گروه برای اولین بار موفق به ساخت تخم های نابالغ انسان از ابتدا شد. اما این فرآیند خیلی کارآمد نبود و شامل جوجه کشی سلول های بنیادی انسانی در تخمدان های کوچکی بود که آنها در آزمایشگاه از سلول های جنینی موش ایجاد کرده بودند – فرآیندی که منابع فشرده ای را برای تولید انبوه انجام نمی دهد.

بنابراین هنگامی که یک فوق دکتر در OHSU به نام Eunju Kang پیشنهاد بازبینی ایده انتقال هسته سلول سوماتیک برای IVG را داد، میتالیپوف در ابتدا شک داشت. اما داده‌های آزمایش‌های اولیه او روی موش قانع‌کننده بود. میتالیپوف از این پروژه حمایت کرد و با گروهی در پزشکی ویل کورنل در نیویورک، از جمله متخصص غدد تولید مثل، جانپیرو پالرمو، که در سال 2002 با استفاده از فناوری شبیه‌سازی با موفقیت تخمک‌های انسانی مصنوعی تولید کرده بود، همکاری کرد. آنها نتایج آزمایش‌های موش‌های خود را منتشر کردند. در ماه ژانویه در زیست شناسی ارتباطات طبیعت.

تیم OHSU اکنون این روش‌ها را تطبیق می‌دهد تا ببیند آیا می‌توانند تخمک‌های انسان مصنوعی با کروموزوم‌های جدا شده درست کنند یا خیر. در صورت موفقیت، برنامه ریزی می کنند تا آن تخمک ها را با اسپرم بارور کنند و جنین های حاصل را به مدت پنج یا شش روز در آزمایشگاه رشد دهند تا ببینند که آیا رشد طبیعی دارند یا خیر.

آنها شرط می‌بندند که این روش اگرچه قدیمی‌تر است، اما بهتر از فناوری‌های سلول‌های بنیادی پرتوان القایی است که در حال حاضر توسط استارت‌آپ‌های تولید تخم‌مرغ مصنوعی مانند Conception، Ivy Natal و Gameto پیشرفت می‌کنند.

این رویکرد مستلزم کشت سلول‌ها برای ماه‌ها به جای چند روز است که می‌تواند منجر به خطاهای برنامه‌ریزی اپی ژنتیک و بی‌ثباتی کروموزومی شود. میتالیپوف همچنین معتقد است که شروع با تخمک‌های طبیعی باعث می‌شود که DNA اهداکننده از حافظه سلولی آن برداشته شود و آن را به حالت اولیه موسوم به همه‌توان بازگرداند. بدن انسان.