به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، گاسترولاسیون، فرآیندی که در آن یک جنین خود را از یک کره توخالی به یک ساختار چند لایه سازماندهی مجدد می‌کند، جعبه سیاه رشد انسانی در نظر گرفته می‌شود. این به این دلیل است که جنین‌های انسان به دلیل نگرانی‌های اخلاقی زیستی معمولاً بیش از 14 روز کشت نمی‌شوند و گاسترولاسیون بین 17 تا 21 روز پس از لقاح رخ می‌دهد. علاوه بر این، مدل‌های سلول‌های بنیادی فعلی که گاسترولاسیون را تقلید می‌کنند، نتوانسته‌اند بافت‌های خارج جنینی لازم را که کیسه زرده و جفت را ایجاد می‌کنند، شامل شوند. محققان اکنون روش جدیدی را برای ایجاد "پری گاسترولوئید"، ساختاری جنین مانند که شامل یکی از بافت‌های نگهدارنده، کیسه زرده است، گزارش می‌کنند که در مدل‌های قبلی وجود ندارد.

فرایند‌ تکوین جنین

یک هفته پس از لقاح، جنین انسان در رحم لانه گزینی می‌کند. در واقع پس از لقاح، زیگوت تک سلولی دچار شکاف‌های میتوزی متعدد بلاستومرها می‌شود تا از یک توپ یا مورولا دو سلولی به یک توپ 16 سلولی تبدیل شود.  مورولا به عنوان یک توده جامد از بلاستومرهای قوی شروع می‌شود که تحت فشرده سازی و حفره شدن قرار می‌گیرد تا به بلاستولا (اصطلاح غیر پستانداران) یا بلاستوسیست (انسان) تبدیل شود. در داخل بلاستوسیست، دو لایه بافتی متمایز می‌شوند: یک پوسته بیرونی، به نام تروفوبلاست، و یک مجموعه داخلی از سلول‌ها به نام توده سلولی داخلی.(ICM) .سلول‌های درون پوسته بیرونی از طریق اتصالات شکاف و دسموزوم‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند تا تحت فشردگی قرار گیرند و در نهایت یک پوسته آب‌بند به نام تروفوبلاست تشکیل می‌دهند. در ادامه تروفوبلاست خارجی به ساختارهایی تبدیل می شود که مواد مغذی را فراهم می‌کند، تا با تشکیل جفت به جنین در حال رشد در پوشش رحم کمک کند.  به بیانی دیگر در طول تکوین جنین قبل از لانه گزینی، هم زیگوت و هم بلاستومرها کاملاً قدرتمند در نظر گرفته می‌شوند، زیرا می‌توانند همه دودمان‌های( داخل جنینی) Em و ExEm ( خارج جنینی) را ایجاد کنند. گاسترولاسیون نیز یک فرآیند حیاتی در هفته سوم رشد انسان است. گاسترولاسیون یک فرآیند رشد اولیه است که در آن جنین از یک لایه یک بعدی  ایجاد شده از سلول‌های اپیتلیال، ( بلاستولا) به ساختاری چند لایه و چند بعدی به نام گاسترولا سازماندهی می‌شود. در موجودات تریپلوبلاستیک مانند خزندگان، پرندگان و پستانداران، گاسترولاسیون به ارگانیسم سه لایه بافتی متشکل از آندودرم، مزودرم و اکتودرم تبدیل می‌شود.

تولید هر دو بافت جنینی و خارج جنینی

جون وو، نویسنده ارشد، زیست‌شناس سلول‌های بنیادی در مرکز پزشکی جنوب غربی دانشگاه تگزاس در خصوص این مطالعه گفت: «نتایج این مطالعه در حالی است که تاکنون مدل‌های غیر یکپارچه گاسترولاسیون انسان و اندام‌زایی اولیه از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی اولیه ایجاد شده‌اند ولی این مدل‌ها فاقد سلول‌های خارج جنینی هستند که نقش حیاتی در الگوسازی و ریخت‌زایی جنین دارند». بنابراین وجود هر دو بافت جنینی و خارج جنینی محققان را قادر می‌سازد تا تعاملات بین اپی بلاست، آمنیون و کیسه زرده را در حین گاسترولاسیون بررسی کنند - تلاشی که قبلاً در انسان دست نیافتنی بود.

سلول‌های بنیادی پرتوان گسترش یافته(EPSCs)

در سال ۲۰۱۷، Yangو همکارانش یک ترکیب شیمیایی جدید به نام LCDM را معرفی کردند. این کوکتل شامل LIF، CHIR99021، دی متیامیندن مالات و هیدروکلراید مینوسیکلین بود. LCDM می­تواند سلول‌های پرتوان موشی و انسانی را تولید کند که خصوصیات پرتوانی بکر را داراست و به سلول­های تولید شده در این شرایط سلول­های بنیادی پرتوان (EPS cells) گسترش یافته گفته می­شود. با این حال، این سلول­ها ویژگی­های متمایزی نسبت به سلول­های پرتوانی بکر دارند، از جمله شکل گیری کایمر از یک سلول واحد پرتوان گسترش یافته­ی موشی و تمایز این سلول­ها به بافت­های جنینی و خارج از جنینی. همینطور این گروه نشان داده­اند که سلول­های پرتوان گسترش یافته­ی انسانی بعد از پیوند به مورولای جنین موش هشت سلولی، قابلیت مشارکت در ساختار‏های داخل و خارج جنینی بافت‏های میزبان را دارا هستند.

تولیدپری گاسترولوئید از سلول‌های بنیادی پرتوان گسترش یافته(EPSCs)

در این مطالعه به جای سلول‌های بنیادی پرتوان اولیه که بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، محققان از سلول‌های بنیادی پرتوان گسترش یافته (EPSCs) استفاده کردند. بنابراین اینبار نیز موفق شدند با افزودن فاکتورهای رشد مناسب به EPSCهای انسانی، آنها را به دو نوع بافت متمایز تبدیل کنند. در ادامه نیز سلول‌ها به‌صورت خودسازماندهی به ساختارهایی شبیه جنین انسان تبدیل شدند که محققان از آن به عنوان «پری گاسترولوئید» یاد می‌کنند. بافت‌های خارج جنینی سیگنال‌های شیمیایی منتشر می‌کنند که رشد جنین را هدایت می‌کند، که به این پری گاسترولویدها اجازه می‌دهد چندین فرآیند مهم را که بخشی از این دوره رشد جعبه سیاه محسوب می‌شوند، تقلید کنند. پری گاسترولوئیدها حفره آمنیوتیک را که جنین‌ها در داخل آن زندگی می‌کنند و همینطور حفره‌های کیسه زرده که جریان خون را برای جنین فراهم می‌کند، را ایجاد می‌کنند. علاوه بر این، پری گاسترولویدها علائم اولیه اندام زایی، مانند نورولاسیون را نشان می‌دهند، که نشان دهنده آغاز رشد سیستم عصبی مرکزی است.

قوانین مربوط به تولید جنین‌های انسانی در آزمایشگاه

در قوانین جدید وضع شده، حضور سلول‏های پرتوان انسانی در جنین‏های پریمات‏های غیر انسانی بلامانع بوده با این شرط که اجازه­ی پیشبرد سیر تکوینی در این حیوانات تنها تا قبل از مرحله­ی گاسترولاسیون و شروع ایجاد سه لایه­ی زایای بدن ‏باشد. در همین راستا اجرای دو قانون را برای انجام این تحقیقات الزام­آور کرده است: 1- سلول‏های پرتوان انسانی در مهره­داران غیر انسانی (بجز پریمات‏ها) تا پایان مرحله­ی گاسترولاسیون اجازه حضور دارند ولی در جنین پریمات‏های غیر انسانی تنها تا مرحله­ی بلاستوسیست اجازه ورود و مشارکت دارند. 2- سلول‏های پرتوان انسانی پستانداران غیر انسانی (به استثنای جوندگان) تا مرحله­ی پس از گاسترولاسیون اجازه ورود دارند، ولی این مشارکت و حضور تا جایی پذیرفته است که در مغز حیوان منجر به اصلاح عملکردی و اختلال عصبی نشود.

برتری و مزایای این روش

تیم تحقیقاتی گزارش می‌دهد که روش آنها کارآمد و قابل تکرار است. زیرا آنها توانستند صدها پری گاسترولوید را در آزمایشی در مقیاس کوچک، تولید کنند. وو می‌گوید: «قدرت این مدل از توانایی آن در بهره برداری از ظرفیت قابل توجه خودسازماندهیEPSCهای انسانی با حداقل مداخله خارجی ناشی می‌شود. این تیم خاطرنشان می‌کند که پری گاسترولویدها به دلیل حذف تروفوبلاست‌هایی که جفت را ایجاد می‌کنند، قابل دوام نیستند، بنابراین همین عامل به کاهش نگرانی‌های اخلاقی این تحقیق کمک می‌کند. این پروژه از دستورالعمل‌های بین المللی تحقیقات سلول‌های بنیادی پیروی کرده و توسط کمیته نظارت بر سلول‌های بنیادی UT Southwestern تایید شده است. این کار توسط بنیاد سلو‌ل‌های بنیادی نیویورک و انجمن آمریکایی تحقیقات پزشکی تولید مثل نیز حمایت شده است.

پایان مطلب/.