به گزارش سلامت نیوز به نقل از wis-wander.weizmann، تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور یعقوب حنا در مؤسسه وایزمن موفق شده‌اند مدل‌های کاملی از جنین انسان را با استفاده از سلول‌های بنیادی در آزمایشگاه خلق کنند و آنها را تا روز چهاردهم خارج از رحم رشد دهند. این مدل‌های مصنوعی که امروز در نشریه Nature گزارش شده‌اند، شامل تمام ساختارها و بخش‌های مشخصه این مرحله هستند؛ از جمله جفت، کیسه زرده، کیسه کوریون و دیگر بافت‌های خارجی که رشد پویا و طبیعی مدل‌ها را تضمین می‌کنند.
مدل جنینی ساخته شده از سلول‌های بنیادی در مرحله توسعه‌ای معادل روز ۱۴
مدل شامل تمام بخش‌های مشخصه این مرحله است: کیسه زرده (به رنگ زرد)، بخشی که به جنین تبدیل می‌شود به همراه آمینون (آبی)، و سلول‌هایی که به جفت تبدیل خواهند شد (صورتی).
در تحقیقات قبلی، توده‌های سلولی ساخته شده از سلول‌های بنیادی انسان نمی‌توانستند به عنوان مدل‌های دقیق جنین در نظر گرفته شوند، زیرا اکثر ویژگی‌های کلیدی جنین پس از کاشت را نداشتند. به ویژه، سلول‌هایی که برای رشد جفت و کیسه کوریون ضروری‌اند در آن مدل‌ها وجود نداشتند. همچنین ساختار مشخص و سازمان‌یافته جنین طبیعی در آنها مشاهده نمی‌شد و توانایی پیشرفت به مراحل بعدی رشد را نداشتند.
با توجه به پیچیدگی واقعی این مدل‌های جنینی، ساخته‌های گروه حنا می‌توانند فرصتی بی‌سابقه برای شناخت بهتر مراحل ابتدایی و اسرارآمیز جنین ایجاد کنند. مراحل ابتدایی رشد جنین به‌دلیل دلایل اخلاقی و فنی، بسیار دشوار برای مطالعه‌اند؛ اما اهمیت زیادی در سرنوشت جنین دارند. در این مدت، توده سلولی که روز هفتم در رحم کاشته می‌شود، ظرف ۳ تا ۴ هفته به جنینی با ساختار منظم و دارای تمام اندام‌های بدن تبدیل می‌شود.
پروفسور حنا می‌گوید:«درام اصلی در ماه اول رخ می‌دهد، هشت ماه بعدی بارداری بیشتر رشد و بزرگ شدن است. اما این ماه اول هنوز largely یک جعبه سیاه است. مدل جنینی ساخته شده از سلول‌های بنیادی، راهی اخلاقی و در دسترس برای نگاه کردن به این جعبه فراهم می‌کند. این مدل بسیار شبیه جنین واقعی است، به ویژه در نحوه شکل‌گیری ساختارهای ظریف آن.»
ساختاردهی مدل جنینی
تیم حنا بر اساس تجربه قبلی خود در ساخت مدل‌های مصنوعی جنین موش از سلول‌های بنیادی، پیش رفت. در این پژوهش، هیچ تخمک بارور شده یا رحم استفاده نشد. آنها از سلول‌های بنیادی چندتوان انسانی که توانایی تبدیل به انواع مختلف سلول‌ها را دارند، استفاده کردند. برخی از این سلول‌ها از سلول‌های پوست بالغ به حالت بنیادی بازگردانده شده بودند و برخی دیگر خطوط سلولی بنیادی بودند که سال‌ها در آزمایشگاه کشت شده بودند.
روش نوینی که حنا و تیمش توسعه داده‌اند، سلول‌های بنیادی را به مرحله «ناویز» باز می‌گرداند؛ یعنی حالتی که سلول‌ها قابلیت تبدیل به هر نوع سلولی را دارند. این مرحله معادل روز ۷ جنین طبیعی است که در آن زمان جنین در رحم کاشته می‌شود.
سلول‌ها به سه گروه تقسیم شدند:
-
سلول‌هایی که قرار بود به جنین تبدیل شوند، دست نخورده باقی ماندند.
-
دو گروه دیگر با مواد شیمیایی تحریک شدند تا به بافت‌های مورد نیاز برای حمایت از جنین (جفت، کیسه زرده، و غشای مزودرم خارج از جنینی که کیسه کوریون را می‌سازد) تمایز یابند.
با ترکیب این سلول‌ها در شرایط خاص، حدود ۱ درصد آنها خودبه‌خود به ساختارهای کامل شبیه جنین شکل گرفتند. حنا می‌گوید:«جنین ذاتاً خودران است؛ ما فقط باید پتانسیل درونی آن را آزاد کنیم. مهم است که سلول‌های درست را در ابتدا ترکیب کنیم و این سلول‌ها باید از نوع نایوز باشند که محدودیتی در تمایز ندارند. پس از آن، مدل جنین خودش می‌گوید ‘شروع کن!’»
مدل‌های ساخته شده (SEMs) به طور طبیعی تا ۸ روز خارج از رحم رشد کردند و به مرحله‌ای معادل روز ۱۴ جنین طبیعی رسیدند، زمانی که ساختارهای داخلی لازم برای شکل‌گیری اندام‌ها شکل می‌گیرند.
شباهت کامل مدل‌های جنینی به جنین‌های واقعی
مقایسه ساختار داخلی مدل‌های ساخته شده با تصاویر و مقاطع میکروسکوپی جنین‌های واقعی از دهه ۱۹۶۰ نشان داد که شباهت دقیقی بین آنها وجود دارد. همه بخش‌ها در جای درست و با اندازه و شکل مناسب بودند. حتی سلول‌هایی که هورمونی تولید می‌کنند که در تست‌های بارداری استفاده می‌شود، در مدل فعال بودند و زمانی که ترشحات این سلول‌ها روی تست‌های بارداری گذاشته شد، نتیجه مثبت بود.
حنا می‌گوید:«بسیاری از سقط‌های زودهنگام در هفته‌های اول رخ می‌دهند، وقتی زن حتی متوجه بارداری نشده است. همچنین بسیاری از نقص‌های مادرزادی در همین مرحله شکل می‌گیرند، اگرچه بعدها تشخیص داده می‌شوند. مدل‌های ما می‌توانند نشان دهند که چه سیگنال‌های بیوشیمیایی و مکانیکی رشد صحیح را تضمین می‌کنند و چه عواملی باعث اختلال می‌شوند.»
کشف‌های جدید و کاربردهای آینده
یکی از یافته‌های این مطالعه این است که اگر جفت در روز ۳ (معادل روز ۱۰ طبیعی) به درستی جنین را احاطه نکند، ساختارهای داخلی مثل کیسه زرده درست رشد نمی‌کنند.
حنا می‌گوید:«جنین ثابت نیست، باید سلول‌های درست در جای درست باشند و بتوانند پیشرفت کنند. این مدل‌های کامل به ما کمک می‌کنند تا سوالات اساسی درباره رشد صحیح جنین را پاسخ دهیم.»
این روش اخلاقی برای رمزگشایی مراحل ابتدایی رشد جنین، می‌تواند مسیرهای تحقیقاتی جدیدی باز کند؛ از جمله بررسی علل نقص‌های مادرزادی و ناباروری، توسعه تکنولوژی‌های رشد بافت و اندام برای پیوند، و انجام آزمایش‌هایی که روی جنین‌های واقعی قابل انجام نیستند، مانند بررسی اثر داروها بر رشد جنین.
ارقام علمی
-
در مرحله معادل روز ۷، مدل‌ها حدود ۱۲۰ سلول داشتند و اندازه‌شان ۰.۰۱ میلی‌متر بود.
-
تا روز ۱۴، سلول‌ها به حدود ۲۵۰۰ رسیدند و اندازه‌شان به ۰.۵ میلی‌متر افزایش یافت.
در این مطالعه، دکتر برناردو اولداک، امیلی ویلشوتز، دکتر ولادیسلاو بوندارنکو، دکتر نوآ نوورشترن و دیگر اعضای تیم حنا در بخش ژنتیک مولکولی موسسه وایزمن، به همراه همکارانی از مؤسسات مختلف بین‌المللی شرکت داشتند.
نظرات کاربران