دانشمندان برای نخستین‌بار رویان ترکیبی انسان – میمون پرورش دادند

دانشمندان ده‌ها سلول بنیادی انسان را به رویان‌های در حال رشد میمون‌ها تزریق کردند و هیبریدهای حاصل در ظرف آزمایشگاه تا ۲۰ روز زنده ماندند. نویسندگان مطالعه‌ی جدید که در مجله‌ی Cell منتشر شد، اشاره کردند که این رویان‌های انسان-میمون روزی می‌توانند به‌عنوان مدل‌های مفیدی برای مطالعه‌ی بیماری‌های انسانی، رشد رویانی و پیری به کار روند.

دانشمندان با تمرکز روی تعامل میان سلول‌های انسانی و حیوانی در رویان‌ها می‌توانند همچنین یاد بگیرند که چگونه می‌توان به سلول‌های انسانی کمک کرد تا در میان سلول‌های حیوانی زنده بماند که به‌طور بالقوه باعث پیشبرد تلاش درزمینه‌ی رشد اعضای انسانی در مدل‌های حیوانی زنده می‌شود. با چنین مطالعاتی می‌توان بیولوژی انسان را بیشتر مطالعه کرد و موضوعاتی را بررسی کرد که در صورت استفاده نشدن از این رویکرد، برای درک آن‌ها به آزمایش روی انسان نیاز است که انجام آن‌ها در حال حاضر ممکن نیست.

البته توسعه‌ی کایمراهای انسان-حیوان (ارگانیسم‌هایی که حاوی سلول‌هایی از دو یا چند گونه هستند) نگرانی‌های اخلاقی خاص خود را ایجاد می‌کند؛ خصوصاً در رابطه با این موضوع که چنین رویان‌هایی تا چه مدت می‌توانند اجازه رشد داشته باشند.

به گزارش لایوساینس، دانشمندان در گذشته تلاش کرده‌اند سلول‌های بنیادی انسان را در رویان‌های خوک و گوسفند تلفیق کنند. هدف نهایی آن‌ها رشد ارگان‌های انسانی در حیوانات برای استفاده در جراحی‌های پیوند عضو بوده است؛ اما سلول‌های انسانی بسیار کمی در این آزمایش‌ها زنده ماندند. به گفته‌ی خوان کارلوس ایزپیسوا بلمونته، نویسنده ارشد مطالعه و استاد مؤسسه مطالعات بیولوژیکی سالک در کالیفرنیا، نرخ ماندگاری پایین می‌تواند به این دلیل باشد که خوک‌ها و گوسفندها ارتباط نزدیکی با انسان‌ها ندارند. به ادعای وی، از زمان آخرین جد مشترک انسان‌ها و خوک‌ها و جدا شدن آن‌ها ۹۰ میلیون سال می‌گذرد؛ اما پژوهشگران در مطالعه‌ی جدید از میمون‌ها استفاده کردند که فاصله‌ی تکاملی آن‌ها با انسان کمتر است و این موضوع ممکن است در بازده نسبتا بالاتر تلفیق سلول‌های بنیادی انسان در کایمرا نقش داشته باشد. ایزپیسوا بلمونته می‌گوید داده‌های جدید جمع‌آوری‌شده از رویان‌های انسان-میمون می‌تواند اطلاعاتی در مورد نحوه‌ی رشد بهتر سلول‌های انسانی در گونه‌های دورتر فراهم کند.

آلخاندرو دِ لس‌آنخلس، زیست‌شناس سلول‌های بنیادی در دانشکده پزشکی دانشگاه ییل که در این مطالعه مشارکتی نداشت، می‌گوید این خط از پژوهش می‌تواند به پیشرفت‌های هیجان‌انگیزی در علم پزشکی منجر شود؛ اما نگرانی‌های اخلاقی وجود دارد که باید به آن‌ها پرداخته شود. او می‌گوید: «یکی از نگرانی‌های اصلی در مورد کایمراهای انسان-حیوان این است که آیا انسانی کردن کایمراها اتفاق می‌افتد و آیا ممکن است آن‌ها به شناختی شبیه شناخت انسان دست پیدا کنند.» االبته این نگرانی‌ها لزوما در مورد آزمایش جدید صدق نمی‌کند؛ چراکه رویان‌ها به مدت محدودی اجازه‌ی رشد داشتند و در رحم کاشته نشدند؛ اما برای مطالعات آینده، مهم است که در‌این‌باره بحث شود که این آزمایش‌ها را تا چه مدت می‌توان ادامه داد.

مخلوط کردن سلول‌های میمون و انسان

پژوهشگران برای ایجاد رویان‌های انسان-میمون، ابتدا اووسیت‌های ماکاک دم‌دراز را جمع‌آوری کردند (پیش‌سازهایی که بالغ شده و سلول‌های تخمک را می‌سازند)، سپس این سلول‌ها را در محیط کشت بالغ کردند و در ادامه، اسپرم ماکاک را برای بارور کردن تخمک، به آن تزریق کردند. پس از شش روز، سلول‌های بارورشده تقسیم شدند و سلول‌های جدیدی ایجاد کردند و به کره‌های توخالی تبدیل شدند که بلاستوسیست نامیده می‌شوند. در بارداری طبیعی، بلاستوسیست در رحم جای می‌گیرد و سپس به رویانی کامل تبدیل می‌شود.

در این آزمایش، پژوهشگران بلاستوسیست‌های در حال رشد میمون‌ها را به ظرف‌های آزمایشگاهی منتقل کردند و از لیزر برای حذف پوشش خارجی شفاف آن‌ها که زونا پلوسیدا نام دارد، استفاده کردند. بلاستوسیستی که زونا پلوسیدای سالمی ندارد، به ظرف آزمایشگاهی می‌چسبد و تا حدی نحوه‌ی جای گرفتن در دیواره‌ی رحم را تقلید می‌کند. پژوهشگران سپس به کمک فناوری که شامل ایجاد تنظیمات لحظه‌ای در محیط پیرامون سلول‌ها می‌شد، موفق شدند رویان‌های میمون را در خارج از بدن مادر تا ۲۰ روز زنده نگه دارند.

ایزپیسوا بلمونته گفت حتی در این شرایط نیز وضعیت موجود در بدن موجود زنده به‌طور کامل تکرار نمی‌شود. این مسئله نه‌تنها روی رشد رویان‌های میمون بلکه روی سلول‌های انسانی اهدایی نیز اثر دارد. ایزپیسوا بلمونته افزود: «با تمام این ملاحظات، واقعا تعجب‌آور است که بسیاری از جنین‌ها برای مدت‌زمان طولانی رشد کردند».

شش روز پس از بارور کردن سلول‌های میمون، پژوهشگران ۲۵ سلول بنیادی انسان را به هر بلاستوسیست تزریق کردند. این سلول‌ها که سلول‌های بنیادی پرتوان توسعه‌پذیر (EPS) نامیده می‌شوند، می‌توانند به بافت رویانی و بافت‌های خارج رویانی تمایز پیدا کنند. بافت‌های خارج رویانی با تأمین مواد مغذی و حذف مواد زائد، از رویان در حال رشد حمایت می‌کنند.

تمام ۱۳۲ رویان یک روز پس از کاشت حاوی سلول‌های انسانی بودند اما فقط ۱۱۱ رویان با موفقیت به ظروف آزمایشگاهی متصل شدند. از این تعداد، ۱۰۳ رویان تا روز دهم پس از باروری زنده ماندند. تعداد آن‌ها در فاصله‌ی روزهای ۱۵ تا ۱۹ به‌شدت کاهش یافت و در پایان آزمایش فقط سه رویان زنده ماندند. بیش از نیمی از رویان‌های باقی‌مانده در روز نهم حاوی سلول‌های انسانی بودند و حدود یک‌سوم از آن‌ها در روز سیزدهم همچنان حاوی سلول‌های انسانی بودند. این سلول‌‌های انسانی در توده‌ی سلولی داخلی یعنی بخشی از بلاستوسیست که رویان، کیسه زرده و آمنیون (غشای محافظ) را تشکیل خواهد داد، ادغام شدند.

تعداد سلول‌های انسانی که در آزمایش جدید زنده ماندند بسیار بیشتر از چیزی است که در مطالعات گذشته مشاهده شده بود که در آن ایزپیسوا بلمونته و همکارانش سلول‌های انسانی را به رویان‌های خوک تزریق کرده بودند.

مراحل بعدی و ملاحظات اخلاقی

پژوهشگران علاوه بر دنبال کردن این موضوع که چه تعداد از سلول بنیادی انسان در طول آزمایش زنده می‌مانند، همچنین تجزیه‌و‌تحلیل کردند که کدام ژن‌ها در جریان رشد در رویان‌های کایمریک فعال می‌شوند و کدام پروتئین‌ها را تولید می‌کنند. این تیم همچنین داده‌های مشابهی را از مجموعه‌ای از رویان‌های تغییرنیافته میمون جمع‌آوری کرد تا ببیند که آیا بیان ژن در رویان‌های کایمریک متفاوت است یا نه. دِلس‌آنخلس گفت: «نویسندگان برخی تغییرات را که پس از وارد کردن سلول‌های انسانی به رویان‌های میمون اتفاق افتاد، مشاهده کردند. تعاملاتی میان سلول‌های انسانی و سلول‌های میمون وجود داشت».

در رویان‌های کایمریک در مقایسه ‌با رویان‌های تغییرنیافته ژن‌های اضافه‌ای فعال شدند و مجموعه متفاوتی از پروتئین‌ها را ساختند. پژوهشگران چنین فرض کردند که برخی از این ژن‌ها و پروتئین‌ها ممکن است در تعامل میان سلول‌های میمون و سلول‌های انسان نقش داشته باشند و این خطوط ارتباطی ممکن است در بقای طولانی سلول‌های انسانی مشارکت داشته باشند. پژوهشگران قصد دارند در آینده این مسیرهای ارتباطی را بیشتر مطالعه کنند تا تعیین کنند که کدام‌یک برای موفقیت این فرایند حیاتی است. اگر این تغییرات مولکولی بتواند در گونه‌های دیگری مانند خوک تکرار شود، به‌طور بالقوه می‌تواند تلاش برای رشد بافت‌ها و ارگان‌های انسانی درون این حیوانات را بهبود ببخشد.