نماذج الأجنة الأكثر تقدمًا حتى الآن تحاكي أول أسبوعين من التطور البشري

نماذج الأجنة الأكثر تقدمًا حتى الآن تحاكي أول أسبوعين من التطور البشري

الطابع الزمني: 12 سبتمبر 2023 ، الساعة 3:00 مساءً
نماذج الأجنة الأكثر تقدمًا حتى الآن تحاكي أول أسبوعين من ذكاء بيانات PlatoBlockchain للتنمية البشرية. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.

ننسى أن الحيوان المنوي يلتقي بالبويضة.

باستخدام الخلايا الجذعية البشرية، أنشأ العلماء هياكل تشبه الجنين البشري داخل أطباق بتري. تقوم هذه النقط المزروعة في المختبر بتطوير هياكل متعددة تحاكي الجنين البشري بعد زرعها في الرحم - وهو معلم رئيسي للخصوبة - وتستمر لمدة 14 يومًا على الأقل.

قبل عقد من الزمن، كان تصنيع الهياكل الشبيهة بالأجنة، أو الأجنة، بدون خلايا تكاثرية، يبدو أمرًا مثيرًا للسخرية. ولكن بينما يرسم العلماء بشكل متزايد الرحلة الجزيئية المعقدة نحو الحمل البشري، فقد أصبح من الممكن التخلص من الحيوانات المنوية والبويضة من أجل إلقاء نظرة خاطفة على "الصندوق الأسود" للتطور البشري المبكر.

لا يزال الأمر يبدو وكأنه تجربة فرانكشتاين. لكن المسعى ليس فضولًا علميًا مروعًا. لا يُعرف سوى القليل جدًا عن الأسابيع القليلة الأولى من الحمل البشري، عندما يميل النمو في أغلب الأحيان إلى الانحراف. إن دراسة النماذج التي تحاكي هذه المراحل المبكرة - دون الجدل حول العينات البيولوجية - يمكن أن تساعد الأزواج الذين يكافحون من أجل الحمل وتسليط الضوء على ألغاز فقدان الحمل المبكر.

دراسة جديدة نشرت في الطبيعة من المخضرم الجنيني الدكتور جاكوب حنا يدفع الآن الجدول الزمني للحمل في المختبر إلى الأمام. قام الفريق بتحويل الخلايا الجذعية الجنينية البشرية إلى أجنة تشكل نموذجًا للأجنة البشرية المبكرة. مثل نظيراتها البيولوجية، طورت النقط المعملية "طبقات" رئيسية من الأنسجة تحدد المراحل الأولى من التطور البشري.

"الدراما تدور في الشهر الأول، أما الأشهر الثمانية المتبقية من الحمل فهي في الأساس الكثير من النمو". محمد حنا. "لكن هذا الشهر الأول لا يزال بمثابة صندوق أسود إلى حد كبير. إن نموذجنا للجنين البشري المشتق من الخلايا الجذعية يقدم طريقة أخلاقية ويمكن الوصول إليها للنظر في هذا الصندوق.

وصفة للجنين

قبل عامين، أصدر نفس الفريق نتيجة مذهلة: التقاء البويضة بالحيوان المنوي ليس ضروريًا لإثارة الحياة، على الأقل في الفئران. باستخدام الخلايا الجذعية للفئران، اكتشف الفريق حساءًا كيميائيًا يمكنه دفع الخلايا إلى هياكل تشبه الجنين داخل طبق بتري.

"إن الجنين هو أفضل آلة لصنع الأعضاء وأفضل طابعة حيوية ثلاثية الأبعاد، وقد حاولنا محاكاة ما تفعله" محمد حنا حينها.

تبدو الفكرة بسيطة نسبيًا: جميع الخلايا الجنينية لديها القدرة على أن تصبح أي نوع آخر من الخلايا. لكن هذه الخلايا أيضًا اجتماعية للغاية. اعتمادًا على بيئتها - على سبيل المثال، الإشارات الكيميائية أو الهرمونية التي تتلقاها - فإنها تنظم نفسها في الأنسجة.

تعتمد زراعة الأجنة على تقدمين، كلاهما من مختبر حنا.

أحدهما يضع الخلايا الجذعية المعادة في حالة ساذجة تمامًا، وهي صفحة بيضاء تمحو أي هوية. غالبًا ما نفكر في الخلايا الجذعية كحشد موحد، لكنها في الواقع ضمن نطاق من التطور. كل خطوة للأمام توجه تطور الخلية نحو نوع أو عضو معين من الخلايا. ومع ذلك، فإن الخلية الجذعية الساذجة لديها القدرة على النمو في أي جزء من الجسم.

إن إعادة التشغيل الكامل للخلايا الجذعية الساذجة يجعل من السهل دمج الخلايا الجذعية في مضيفيها، بغض النظر عما إذا كان ذلك في البشر أم لا أو الفئران.

وهناك تقدم آخر يتمثل في جهاز يتم التحكم فيه إلكترونيًا ويغمر الأجنة بموجات من العناصر الغذائية. مثل جهاز تنظيم ضربات القلب، تحاكي المضخة كيفية غسل العناصر الغذائية على الأجنة في الرحم، مع التحكم في مستويات الأكسجين والضغط الجوي.

في باقة دراسة إثبات المفهوم، جزء صغير من الخلايا من الفئران تشكلت في هياكل تشبه الجنين. لقد تطوروا بشكل مشابه لنظرائهم الطبيعيين حتى ما يقرب من نصف فترة الحمل الطبيعية. وبحلول ثمانية أيام، كان لدى الأجنة قلبًا نابضًا، وخلايا دموية في الدورة الدموية، ودماغًا صغيرًا بطياته الكلاسيكية، وجهازًا هضميًا.

"إذا أعطيت الجنين الظروف المناسبة، فإن شيفرته الوراثية ستعمل مثل خط محدد مسبقًا من قطع الدومينو، مرتبة لتسقط واحدة تلو الأخرى". محمد حنا في مقابلة سابقة "كان هدفنا هو إعادة خلق تلك الظروف، والآن يمكننا أن نشاهد، في الوقت الحقيقي، بينما تصطدم كل قطعة دومينو بالقطعة التالية في الصف."

الإنسان تقريبا

الفئران ليست رجالاً. تدرك هانا ذلك جيدًا، والدراسة الجديدة تسد الهوة.

الخطوة الأولى؟ قم بإعداد خلية جذعية بشرية عن طريق إعادتها إلى حالة ساذجة.

ومع وجود هذه المادة الخام في متناول اليد، أعطى الفريق بعد ذلك الخلايا هويات مختلفة، تسمى السلالات. ويتطور بعض هذه الخلايا إلى خلايا تشكل الجنين في النهاية. ويتحول البعض الآخر إلى خلايا داعمة، مثل تلك التي تشكل المشيمة أو الكيس المحي، وهو عبارة عن كيس صغير مستدير متعدد المهام الذي يدعم صحة الجنين النامي.

وبعبارة أخرى، فإن الجنين البشري المبكر النمو هو نظام بيئي معقد. لذا، فلا عجب أن إقناع الخلايا الجذعية الساذجة بأدوار متعددة قد استعصى على صانعي الأجنة منذ فترة طويلة. ومع ذلك، فإن كل سلالة تصبح لا غنى عنها بعد حدوث خطوة كبيرة في التطور البشري المبكر، ألا وهي عملية الزرع. عندما يلتصق الجنين المخصب بجدار الرحم، فإنه يؤدي إلى عدد لا يحصى من التغييرات الضرورية لمزيد من التطور. إنه أيضًا عندما يحدث فقدان الأجنة غالبًا.

تركز الدراسة الجديدة على مرحلة ما بعد الزرع، حيث تعيد استخدام البروتوكول الجنيني الفأري السابق للفريق لتوليد أجنة بشرية ذاتية التنظيم. والمثير للدهشة أن الأمر كان أبسط.

ويقول الفريق إنه كان عليهم إجراء هندسة وراثية للخلايا الجذعية للفئران لدفعها نحو سلالات مختلفة. أما بالنسبة للخلايا البشرية، فقد قاموا فقط بتعديل حمام المغذيات - دون الحاجة إلى جينات إضافية - لتنشيط البرامج الجينية في الخلايا الجذعية، وتحويلها إلى الأنواع الثلاثة من الأنسجة الداعمة.

ومع نضوج الأجنة، استخدم الفريق سلسلة من الأدوات الجزيئية والوراثية لفحص مدى إخلاصها. بشكل عام، كانت الهياكل تشبه البنية ثلاثية الأبعاد للأجنة البشرية المتطورة بشكل طبيعي بعد 3 إلى 7 يومًا من الإخصاب. حتى أن بعض الخلايا تضخ هرمون موجهة الغدد التناسلية المشيمية البشرية (hCG)، وهو هرمون يستخدم في اختبارات الحمل المنزلية. أعطى وضع إفرازات الخلايا على العصا نتيجة إيجابية للخط المزدوج.

وبشكل عام، أظهرت الأجنة معالم تطورية رئيسية لجنين مزروع مبكرًا، كما قال الفريق، دون الحاجة إلى الإخصاب أو التفاعل مع رحم الأم.

[المحتوى جزءا لا يتجزأ]

السباق الجنيني

فريق هانا ليس الوحيد الذي يدفع الأجنة إلى الأمام.

في يونيو من هذا العام ، اثنان فرق أخرى الأجنة المهندسة التي تحاكي الأجنة البشرية بعد الزرع. الوصفات والمكونات مختلفة عن وصفات حنا. على سبيل المثال، أدخلت إحدى الدراسات مجموعة من العوامل الوراثية القوية التي دفعت الخلايا الجذعية لتصبح أنسجة داعمة.

لا يتفق العلماء تمامًا على أي من الأجنة تشبه نظيرتها الطبيعية بشكل أفضل. ومع ذلك، فقد اتفقوا على جانب واحد: الخلايا الجذعية، في ظل الظروف المناسبة، لديها قدرة مذهلة على التنظيم الذاتي في هياكل تشبه الجنين بشكل متزايد.

في الوقت الحالي، يُوصف الجنين الذي يبلغ عمره 14 يومًا بأنه "الأكثر تقدما" حتى الآن.

أربعة عشر يومًا هو الموعد النهائي الصارم للبحث عن الأجنة البشرية الطبيعية في العديد من البلدان، حيث لا يمكن زراعتها في المختبر. ومع ذلك، فإن الأجنة لا تستوفي تعريف الجنين ولا تخضع لقيود الـ 14 يومًا. وبعبارة أخرى، يمكن استزراع الأجنة البشرية بشكل أكبر على طول الجدول الزمني للتنمية. يُظهر العمل السابق أن هذا ممكن من الناحية التكنولوجية في الفئران، حيث تقوم الخلايا الجذعية بتطوير أعضاء شبه وظيفية.

إذا كنت تشعر بالخوف قليلاً، فأنت لست وحدك. تنمو الأجنة إلى مراحل لاحقة في سباق التسلح لفتح الصندوق الأسود للتطور البشري المبكر. في الوقت الحالي، يجب على الأجنة المزروعة من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية أن تحترم اللوائح الحالية. ومع ذلك، فإن الخلايا المصنوعة من الخلايا الجذعية المستحثة - غالبًا ما تستخدم خلايا الجلد التي تم إرجاعها إلى حالة تشبه الخلايا الجذعية - لا تخضع لأية قواعد.

لنكن واضحين، لا تملك الكائنات الجنينية القدرة على التطور بشكل كامل إلى كائنات بشرية. ومع ذلك، أ دراسة حديثة وأظهرت التجارب التي أجريت على القردة أنها يمكن أن تسبب الحمل عندما يتم زرعها في الرحم، على الرغم من أنه في هذه الحالة، تم إنهاء الجنين بسرعة وبشكل طبيعي. لا تزال المناقشات جارية حول إمكانية تنظيم هذه النقط الخلوية وكيفية تنظيمها.

في الوقت الحالي، يركز فريق هانا على مراجعة وصفتهم لتعزيز الكفاءة. ولكن كهدف طويل المدى، يأملون في دفع الجنين إلى أبعد من ذلك لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم تطوير أعضاء بدائية. ويقولون إن هذه التجارب "ستوفر نظرة ثاقبة للنوافذ التي لم يكن من الممكن الوصول إليها سابقًا في التطور البشري المبكر".

الصورة الائتمان: معهد وايزمان للعلوم

الطابع الزمني:

اكثر من التفرد المحور