موفقیت در ساخت اولین جنین مصنوعی جهان در آزمایشگاه
مجله علمی ایلیاد - برای اولین بار در جهان، دانشمندان تصمیم گرفتند یک «جنین مصنوعی» را با استفاده از دو نوع سلول بنیادی ایجاد کنند و در واقع حیات را در یک ظرف کشت شکل دهند. سلول‌های بنیادی در خارج از بدن، در یک قطره‌ی ژل رشد داده شدند و قادر بودند درست مثل یک جنین عادی به اندام‌های داخلی اولیه تبدیل شوند. محققان در حال حاضر امید دارند این تکنیک بتواند اسرار آغاز حیات را برملا کند.
محقق ارشد، مگدالنا زرنیکا گوئتز از دانشگاه کمبریج در آمریکا در مصاحبه با گاردین گفت: «از لحاظ آناتومیکی مناطقی وجود دارد که سلول‌های حیاتی در جای درست و زمان مناسب رشد می‌کنند. این قضیه جالب‌ترین چیزی بود که با آن مواجه شدیم.»
تلاش‌های قبلی برای رشد یک جنین مصنوعی با شکست مواجه شده بود، زیرا آن‌ها فقط از سلول‌های بنیادی جنینی (ESCs) استفاده کرده بودند که این سلول‌های بنیادی با بارور شدنِ تخمک، توپِ شناورِ سلول‌ها یعنی بلاستوسیست را تشکیل می‌دادند. مشکل این بود که حیات به سادگی از سلول‌های بنیادی جنینی که دو نوع دیگرِ سلول‌های بنیادی به نام سلول‌های بنیادی تروفوبلاست فوق جنینی (TSCs) و سلول‌های بنیادی اندودرم اولیه هستند آغاز نمی‌شود ولی وجود آن‌ها برای تکاملِ مناسب ضروری است.
این سلول‌های بنیادی اضافی، که با سلول‌های بنیادی جنینی هماهنگ هستند جفت و کیسه‌ی زرده را تشکیل می‌دهند که تضمین می‌کند این اندام‌ها می‌توانند به درستی رشد کنند و به طور ثابت مواد مغذی را دریافت می‌نمایند.
بنابراین، زرنیکا گوئتز و گروهش از ترکیبی از سلول‌های بنیادی جنینی و سلول‌های بنیادی تروفوبلاست فوق جنینیِ موش‌هایی که به طور ژنتیکی اصلاح شده‌اند، استفاده کردند و یک ساختار ژل مانند سه بُعدی ساختند که سلول‌های بنیادی می‌توانند در اطراف آن رشد کنند و فرم یک جنین طبیعی را تقلید نمایند.
او می‌گوید: «ما می‌دانستیم که فعل و انفعالات بین انواع مختلف سلول‌های بنیادی برای رشد اهمیت دارند، اما نکته‌ی عطف کار جدیدمان این است که یک همکاری واقعی صورت گرفته است و این سلول‌ها واقعأ یکدیگر را راهنمایی می‌کنند. بدون این همکاری، رشد درستِ شکل و فرم و فعالیت به‌موقعِ مکانیزم‌های بیولوژیکی کلیدی به‌درستی انجام نمی‌شد.»
پس از گذشت ۴.۵ روز، محققان چند جنین زنده در اختیار داشتند که درست مثل جنین‌های عادی موش بودند، حتی با وجود این‌که بافت‌ها و اندام‌های مختلف‌شان به طور متمایزی شکل گرفته بودند. در روز هفتم، جنین به دو قسمت اصلی یعنی جفت اولیه و موش واقعی تقسیم شد.
در تصویر زیر، می‌توانید جنین موش را در ۹۶ ساعت (سمت چپ) و ۴۸ ساعت (سمت راست) از آغاز مرحله‌ی جفت مشاهده کنید:
بخش قرمز بخش جنینی و بخش آبی بخش فوق جنینی است که در نهایت جفت را تشکیل می‌دهند. در هیچ مرحله‌ای از این فرآیند برای شکل‌گیریِ حیات به تخمک یا اسپرم نیازی نبود.
زرنیکا‌گوئتز به اندی کوگلان در مجله‌ی New Scientist گفت: «این جنین‌ها خیلی شبیه جنین‌های طبیعی موش هستند. دو نوع سلول بنیادی را در کنار هم قرار دادیم تا به آن‌ها اجازه دهیم با هم ترکیب شوند که این کار قبلأ هرگز انجام نشده بود. مشاهده کردیم که این سلول‌ها می‌توانند خودشان را بدون کمک ما سازماندهی کنند.»
این جنین‌ها به مرحله ی رشد رسیدند که برابر با سومین مرحله‌ی بارداری موش است. محققان تأیید کردند که جنین باید تقلا کند تا بدون افزودن سلول‌های بنیای اندودرم اولیه این مرحله را پشت سر بگذارد تا بتواند کیسه‌ی زرده را که یک غشای ضخیم است که به جنین می‌چسبد و مواد مغذی و سلول‌های خونی را تا زمانی‌که جفت کاملأ وظایف خود را انجام دهد تأمین می‌کند، ایجاد کند.
از آنجایی‌که رشد حیات از یک خراش جالب آغاز می‌شود، هدف این تحقیق رشد حیات مصنوعی نبود، بلکه پنجره‌ای به سوی رویدادهای طبیعی در مراحل اولیه‌ی آن گشود. در حین سه ماهه‌ی اول بارداری انسان، بیش از دو جنین از سه جنین سقط می‌شود و هیچ‌کس نمی‌داند علت چیست.
با رشد حیات اولیه که به سلول‌های تخمک یا اسپرم نیاز ندارد و در خارج از رحم قابل رشد است، محققان منبع پایداری از جنین‌های آزمایشی را در اختیار دارند که می‌توانند جزئیات حیات اولیه را به سُخره بگیرند. مرحله‌ی بعدی بررسی این مسئله است که آیا این تکنیک می‌تواند با استفاده از سلول‌های بنیادی انسانی عملی باشد یا خیر؟ چیزی که این گروه مطمئن است به آن دست پیدا می‌کند.
زرنیکا گوئتز توضیح داد: «فکر می‌کنیم می‌توان بسیاری از رویدادهای تکاملی را تقلید کرد که قبل از ۱۴ روز با استفاده از سلول‌های بنیادی جنینی و فوق جنینی و رویکردی مشابه با روش‌مان همراه با سلول‌های بنیادی موش صورت می‌گیرند. بسیار امیدواریم که این کار ما را قادر سازد تا رویدادهای کلیدی این مرحله‌ی حیاتی از تکامل انسان را بدون کار بر روی جنین‌ها مطالعه کنیم. دانستنِ این مسئله که تکامل معمولأ چگونه رخ می‌دهد ما را قادر می‌سازد تا درک کنیم چرا اغلب این کار درست پیش نمی‌رود.»
این تحقیق در مجله‌ی Science منتشر شده است.
نوشته: بک کرو
ترجمه: مجله علمی ایلیاد