پیشرفته‌ترین مدل‌های جنینی که دو هفته اول رشد انسانی را تقلید می‌کنند

پیشرفته‌ترین مدل‌های جنینی که دو هفته اول رشد انسانی را تقلید می‌کنند

تمبر زمان: 12 سپتامبر 2023، 3:00 بعد از ظهر
پیشرفته‌ترین مدل‌های جنینی که در عین حال از دو هفته اول توسعه انسانی، هوش داده پلاتو بلاک چین تقلید می‌کنند. جستجوی عمودی Ai.

دیدار اسپرم با تخمک را فراموش کنید

دانشمندان با استفاده از سلول های بنیادی انسانی ساختارهایی شبیه جنین انسان را در داخل ظروف پتری ایجاد کردند. این حباب‌های رشد یافته در آزمایشگاه ساختارهای متعددی را ایجاد می‌کنند که پس از لانه‌گزینی در رحم، جنین انسان را تقلید می‌کنند - نقطه عطف اصلی برای باروری - و حداقل 14 روز دوام می‌آورند.

یک دهه پیش، ساخت ساختارهای جنین مانند، یا جنین‌ها، بدون سلول‌های تولید مثل مضحک به نظر می‌رسید. اما همانطور که دانشمندان به طور فزاینده ای از سفر مولکولی پیچیده به سمت مفهوم انسان ترسیم می کنند، حذف اسپرم و تخمک برای نگاه کردن به "جعبه سیاه" تکامل اولیه انسان ممکن می شود.

هنوز هم شبیه آزمایش فرانکشتاین به نظر می رسد. اما این تلاش کنجکاوی علمی هولناک نیست. در مورد چند هفته اول بارداری انسان، زمانی که رشد اغلب به سمت انحراف می رود، اطلاعات کمی وجود دارد. مطالعه مدل‌هایی که از این مراحل اولیه تقلید می‌کنند - بدون بحث در مورد نمونه‌های بیولوژیکی - می‌تواند به زوج‌هایی که برای باردار شدن تلاش می‌کنند کمک کند و به اسرار بارداری‌های اولیه از دست رفته بتابانند.

یک مطالعه جدید منتشر شده در طبیعت دکتر ژاکوب هانا کهنه کار جنینی اکنون جدول زمانی آزمایشگاهی بارداری را به جلو می برد. این تیم سلول‌های بنیادی جنینی انسان را به جنین‌هایی تبدیل کردند که جنین‌های اولیه انسان را مدل‌سازی می‌کنند. حباب‌های آزمایشگاهی مانند همتایان بیولوژیکی خود، «لایه‌های» عمده‌ای از بافت‌ها را ایجاد کردند که مراحل اولیه رشد انسان را تعریف می‌کنند.

"درام در ماه اول است، هشت ماه باقی مانده از بارداری عمدتاً رشد زیادی دارد." گفت: هانا اما آن ماه اول هنوز تا حد زیادی یک جعبه سیاه است. مدل جنین انسان مشتق شده از سلول های بنیادی ما یک روش اخلاقی و در دسترس برای بررسی این جعبه ارائه می دهد.

دستور العمل برای جنین

دو سال پیش، همین تیم یک نتیجه پرفروش منتشر کرد: ملاقات تخمک با اسپرم برای ایجاد جرقه زندگی، حداقل در موش ها ضروری نیست. این تیم با استفاده از سلول‌های بنیادی موش، یک سوپ شیمیایی کشف کردند که می‌تواند سلول‌ها را به ساختارهای جنین مانند داخل ظرف پتری هدایت کند.

جنین بهترین دستگاه اندام ساز و بهترین چاپگر زیستی سه بعدی است – ما سعی کردیم از کاری که انجام می دهد تقلید کنیم. گفت: هانا در آن زمان

این ایده نسبتا ساده به نظر می رسد: همه سلول های جنینی پتانسیل تبدیل شدن به هر نوع سلول دیگری را دارند. اما این سلول ها به شدت اجتماعی نیز هستند. بسته به محیطشان – برای مثال، سیگنال‌های شیمیایی یا هورمونی که دریافت می‌کنند – در بافت‌ها خود سازماندهی می‌شوند.

کشت جنین بر دو پیشرفت تکیه دارد، هر دو از آزمایشگاه هانا.

یکی سلول های بنیادی برگردانده شده را به یک حالت کاملا ساده و بی تکلف قرار می دهد - یک Tabula rasa که هر هویتی را از بین می برد. ما اغلب سلول های بنیادی را به عنوان یک جمعیت یکنواخت در نظر می گیریم، اما آنها در واقع در یک طیف توسعه هستند. هر قدم به جلو، رشد سلول را به سمت یک نوع سلول یا اندام خاص هدایت می کند. با این حال، یک سلول بنیادی ساده پتانسیل رشد به هر عضوی از بدن را دارد.

راه‌اندازی مجدد کامل سلول‌های بنیادی ساده، ادغام سلول‌های بنیادی را در میزبان‌هایشان آسان‌تر می‌کند - صرف نظر از اینکه در انسان باشد یا نه. یا موش ها.

پیشرفت دیگر یک دستگاه کنترل الکترونیکی است که جنین ها را در امواجی از مواد مغذی شستشو می دهد. مانند یک ضربان‌ساز، این پمپ نحوه شستشوی مواد مغذی روی جنین را در رحم شبیه‌سازی می‌کند و در عین حال سطح اکسیژن و فشار اتمسفر را کنترل می‌کند.

در یک اثبات مفهوم مطالعه، بخش کوچکی از سلول های موش به ساختارهای جنین مانند تبدیل شد. آنها تقریباً تا نیمی از بارداری طبیعی خود مانند همتایان طبیعی خود رشد کردند. تا هشت روز، جنین‌ها قلب تپنده، سلول‌های خونی در گردش، مغز کوچک با چین‌های کلاسیک و دستگاه گوارش داشتند.

"اگر به جنین شرایط مناسب بدهید، کد ژنتیکی آن مانند یک خط از پیش تعیین شده از دومینوها عمل می کند که مرتب شده اند تا یکی پس از دیگری سقوط کنند." گفت: هانا در مصاحبه قبلی "هدف ما بازآفرینی این شرایط بود و اکنون می‌توانیم در زمان واقعی شاهد برخورد هر دومینویی به دومینوی بعدی باشیم."

تقریباً انسانی

موش ها مرد نیستند. هانا به خوبی آگاه است و مطالعه جدید این شکاف را پر می کند.

اولین گام؟ یک سلول بنیادی انسانی را با برگرداندن آن به حالت ساده آماده کنید.

با در دست داشتن این ماده خام، تیم در مرحله بعدی به سلول ها هویت های متفاوتی به نام دودمان داد. برخی از این ها به سلول هایی تبدیل می شوند که در نهایت جنین را می سازند. برخی دیگر به سلول‌های پشتیبان تبدیل می‌شوند، مانند سلول‌هایی که جفت را می‌سازند یا کیسه زرده را می‌سازند - یک کیسه کوچک و گرد. چند وظیفه ای که از سلامت جنین در حال رشد حمایت می کند.

به عبارت دیگر، جنین انسان در حال رشد اولیه یک اکوسیستم پیچیده است. بنابراین، جای تعجب نیست که ایجاد نقش های چندگانه در سلول های بنیادی ساده، مدت هاست که از سازندگان جنین طفره رفته است. با این حال، تک تک دودمان پس از انجام یک گام بزرگ در رشد اولیه انسان، یعنی کاشت، ضروری می‌شوند. هنگامی که یک جنین بارور شده به دیواره رحم می چسبد، جرقه های بی شماری از تغییرات ضروری برای رشد بیشتر را ایجاد می کند. همچنین زمانی است که اغلب از دست دادن جنین رخ می دهد.

مطالعه جدید در مرحله پس از لانه گزینی بزرگنمایی می کند و پروتکل جنینی قبلی موش تیم را برای تولید جنین های انسانی خودسازماندهی تغییر می دهد. با کمال تعجب، ساده تر بود.

به گفته این تیم، آن‌ها مجبور بودند سلول‌های بنیادی موش را مهندسی ژنتیک کنند تا آنها را به سمت دودمان‌های مختلف سوق دهند. با سلول های انسانی، آنها فقط حمام مواد مغذی را تغییر دادند - بدون نیاز به ژن اضافی - برای فعال کردن برنامه های ژنتیکی در سلول های بنیادی و تبدیل آنها به هر سه نوع بافت حمایت کننده.

همانطور که جنین ها بالغ شدند، تیم از یک سری ابزارهای مولکولی و ژنتیکی برای بررسی وفاداری آنها استفاده کرد. به طور کلی، این ساختارها بین 3 تا 7 روز پس از لقاح، شبیه معماری سه بعدی جنین های طبیعی انسان بودند. برخی از سلول ها حتی گنادوتروپین جفتی انسانی (hCG) را که هورمونی است که برای تست های بارداری خانگی استفاده می شود، پمپاژ می کنند. چسباندن ترشحات سلول ها روی چوب، نتیجه مثبت دو خطی را به همراه داشت.

به گفته تیم تحقیقاتی، در مجموع، رویان‌ها نشانه‌های اصلی رشد یک جنین کاشته‌شده اولیه را بدون نیاز به لقاح یا تعامل با رحم مادر نشان دادند.

[محتوای جاسازی شده]

نژاد جنینی

تیم هانا تنها کسی نیست که جنین ها را به جلو سوق می دهد.

در ژوئن امسال ، دو تیم های دیگر جنین های مهندسی شده که جنین انسان را پس از لانه گزینی تقلید می کنند. دستور پخت و مواد تشکیل دهنده با هانا متفاوت است. برای مثال، یک مطالعه، مجموعه ای از عوامل ژنتیکی قدرتمند را وارد کرد که سلول های بنیادی را به سمت تبدیل شدن به بافت های پشتیبان سوق داد.

دانشمندان در مورد اینکه کدام جنین بیشتر شبیه همتای طبیعی خود است، کاملاً موافق نیستند. با این حال، آنها در یک جنبه توافق دارند: سلول‌های بنیادی، تحت شرایط مناسب، توانایی باورنکردنی برای خود سازماندهی به ساختارهای پیچیده‌تر جنین مانند دارند.

در حال حاضر، جنین 14 روزه به عنوان "پیشرفته ترین" هنوز.

چهارده روز یک محدودیت سخت برای تحقیقات روی جنین های طبیعی انسان در بسیاری از کشورها است، زیرا نمی توان آنها را بیشتر در آزمایشگاه کشت داد. با این حال، جنین ها با تعریف جنین مطابقت ندارند و در معرض محدودیت 14 روزه نیستند. به عبارت دیگر، جنین های انسانی را می توان در طول جدول زمانی توسعه بیشتر کشت داد. کار قبلی نشان می‌دهد که از نظر فناوری در موش‌ها امکان‌پذیر است و سلول‌های بنیادی اندام‌های نیمه‌عملکردی را توسعه می‌دهند.

اگر کمی عصبانی می شوید - شما تنها نیستید. جنین‌ها در یک مسابقه تسلیحاتی برای باز کردن جعبه سیاه رشد اولیه انسان به مراحل بعدی رشد می‌کنند. در حال حاضر، جنین‌های رشد یافته از سلول‌های بنیادی جنینی انسان باید به مقررات فعلی احترام بگذارند. با این حال، سلول‌های ساخته شده از سلول‌های بنیادی القایی - که اغلب از سلول‌های پوستی که به حالت سلول‌های بنیادی بازمی‌گردند، استفاده می‌کنند - تحت هیچ قانونی نیستند.

برای روشن بودن، جنین ها ظرفیت تکامل کامل به انسان را ندارند. با این حال، الف مطالعه اخیر در میمون‌ها نشان داده شد که با پیوند به رحم می‌توانند حاملگی را القاء کنند، اگرچه در آن حالت، جنین به سرعت و به طور طبیعی خاتمه یافت. بحث در مورد اینکه آیا و چگونه می توان این حباب های سلولی را تنظیم کرد، ادامه دارد.

در حال حاضر، تیم هانا بر روی اصلاح دستور العمل خود برای افزایش کارایی تمرکز کرده است. اما به عنوان یک هدف بلند مدت، آنها امیدوارند که جنین را حتی بیشتر از این پیش ببرند تا ببینند آیا می توانند اندام های ابتدایی را توسعه دهند یا خیر. آنها می گویند که این آزمایش ها "بینش هایی را در مورد پنجره های غیرقابل دسترس توسعه اولیه انسان ارائه می دهد."

تصویر های اعتباری: موسسه عالی علوم وایزمن

تمبر زمان:

بیشتر از تکینگی هاب