دانشمندان از موسسه عالی علوم وایزمن برای اولین بار مدل‌های جنین مصنوعی موش‌های خارج از رحم را با استفاده از سلول‌های بنیادی کشت‌شده در پتری دیش پرورش دادند. این یک پیشرفت بزرگ در علم پزشکی است.
علاوه بر این، فرآیند کشت سلولی نیز بدون استفاده از تخمک های بارور شده انجام می شود و در نتیجه نیاز به اسپرم دور می زند.
این رویکرد می‌تواند تا حد قابل توجهی از نگرانی‌های فنی و اخلاقی مرتبط با استفاده از جنین‌های طبیعی در تحقیقات و بیوتکنولوژی اجتناب کند و آن را بسیار مهم می‌سازد. حتی با موش‌ها، برخی از آزمایش‌ها در حال حاضر غیرعملی هستند، زیرا به هزاران آزمایش نیاز دارند جنین; با این حال، در دسترس بودن مدل‌های توسعه‌یافته از سلول‌های جنینی موش، که میلیون‌ها نفر در انکوباتورهای آزمایشگاهی ضرب می‌شوند، تقریباً نامحدود است.
پروفسور جاکوب هانا از گروه ژنتیک مولکولی ویزمن گفت: جنین بهترین دستگاه اندام ساز و بهترین چاپگر زیستی سه بعدی است – ما سعی کردیم از کاری که انجام می دهد تقلید کنیم. دانشمندان قبلاً می‌دانند که چگونه سلول‌های بالغ را به "بنیاد" بازگردانند - پیشگامان این برنامه‌ریزی مجدد سلولی در سال 3 جایزه نوبل را دریافت کردند. بسیار مشکل سازتر شده است.»
تا به حال، در بیشتر مطالعات، سلول‌های تخصصی اغلب یا به سختی تولید می‌شدند یا ناهنجار بودند، و به جای بافت‌های با ساختار مناسب و مناسب برای پیوند، تمایل داشتند یک مخلوط تشکیل دهند. ما موفق شدیم با آزادسازی پتانسیل خودسازماندهی کدگذاری شده در این موانع بر این موانع غلبه کنیم. سلول های بنیادی"
در مارس 2021، دانشمندان دستگاه کنترل الکترونیکی را ابداع کردند که امکان رشد جنین طبیعی موش را در خارج از رحم فراهم می‌کند. دانشمندان در آزمایش جدید از همان دستگاه برای رشد سلول های بنیادی موش برای بیش از یک هفته استفاده کردند - تقریباً نیمی از زمان بارداری برای یک موش.
دانشمندان سلول های بنیادی را قبل از قرار دادن در دستگاه به سه گروه تقسیم کردند. در یکی، سلول‌هایی که در نهایت به اندام‌های جنینی تبدیل می‌شوند، در وضعیت فعلی باقی مانده‌اند. یکی از دو نوع ژن، تنظیم کننده اصلی جفت یا کیسه زرده، در سلول های دو گروه دیگر طی یک پیش درمانی که تنها 48 ساعت طول کشید، بیش از حد بیان شد.
حنا گفت ما به این دو گروه از سلول‌ها فشاری گذرا دادیم تا بافت‌های خارج جنینی ایجاد شود که حفظ کنند جنین در حال رشد"
سه گروه سلولی به سرعت در داخل دستگاه ترکیب شدند تا توده‌هایی را تشکیل دهند که اکثریت آنها موفق به توسعه کامل نشدند. با این حال، 50 نفر از 10,000 یا تقریباً 0.5 درصد، کره هایی را تشکیل دادند که هر کدام بعداً به ساختاری دراز و جنین مانند تبدیل شدند. جفت و کیسه زرده در خارج از جنین قابل مشاهده بودند، و توسعه مدل مانند یک جنین طبیعی پیش رفت، زیرا دانشمندان هر مجموعه ای از سلول ها را رنگی کرده بودند.
این مدل های مصنوعی تا روز 8.5 - تقریباً نیمی از حاملگی 20 روزه موش - به طور معمول توسعه یافتند - در این مرحله تمام مولدهای اولیه اندام از جمله قلب تپنده، گردش سلول های بنیادی خون و مغزی با چین های خوش شکل شکل گرفتند. لوله عصبی، و یک دستگاه روده. در مقایسه با جنین های طبیعی موش، مدل های مصنوعی 95 درصد شباهت هم در شکل ساختارهای داخلی و هم در الگوهای بیان ژن انواع سلول های مختلف نشان دادند. اندام‌هایی که در مدل‌ها دیده می‌شوند، همه نشانه‌هایی از عملکردی دارند.
هانا گفت:, این مطالعه عرصه جدیدی را ارائه می‌کند: چالش بعدی ما این است که بفهمیم سلول‌های بنیادی چگونه می‌دانند چه کاری باید انجام دهند - چگونه در اندام‌ها جمع می‌شوند و راه خود را به نقاط تعیین‌شده در داخل جنین پیدا می‌کنند. و از آنجا که سیستم ما، بر خلاف رحم، شفاف است، ممکن است برای مدل‌سازی نقایص تولد و لانه گزینی جنین‌های انسان مفید باشد.
به جای توسعه یک پروتکل متفاوت برای رشد هر نوع سلول - به عنوان مثال، کلیه یا کبد - ممکن است روزی بتوانیم یک مدل مصنوعی مانند جنین ایجاد کنیم و سپس سلول های مورد نیاز خود را جدا کنیم. ما نیازی نخواهیم داشت که به اندام های در حال ظهور دیکته کنیم که چگونه باید رشد کنند. خود جنین این کار را به بهترین نحو انجام می دهد.»
مرجع مجله:
- شادی تارازی، آلخاندرو آگیلرا کاستروژون و همکاران. جنین های مصنوعی پس از گاسترولاسیون در خارج از رحم از ESC های ساده موش تولید شده اند. سلول 01 آگوست 2022. DOI: 10.1016 / j.cell.2022.07.028
