به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، لانه گزینی جنین انسان یک مرحله حیاتی از تکوین را آغاز می‌کند که شامل رویدادهای عمیقی از جمله تشکیل محور، گاسترولاسیون و ظهور سیستم خونساز است. از آنجاییکه دانش ما از این پنجره از زندگی انسان به دلیل دسترسی محدود به نمونه‌های in vivo به دلایل فنی و اخلاقی محدود است. مدل‌های سلول‌های بنیادی جنین انسان برای کمک به کشف اسرار این مرحله پدیدار شده‌اند. در همین راستا محققان دانشگاه پیتسبورگ یک مدل جنین مانند جدید ساخته اند که از سلول‌های بالغ مشتق شده است که ویژگی‌های کلیدی تکوین اولیه انسان از جمله تولید سلول‌های خونی را تکرار می‌کند. نتایج حاصل از تولید این مدل جدید که  heX-Embryoid نامیده می‌شود، به تازگی در مجله Nature منتشر شد، زیرا این مدل دریچه‌ای منحصر به فرد از تکوین اولیه انسان را ارائه می‌کند که به دلیل چالش‌های اخلاقی و فنی مطالعه این دوره از زندگی، در هاله‌ای از رمز و راز پنهان شده است. این مدل به دلیلی اینکه از بافت جنینی استفاده نمی‌کند و نمی‌تواند به ساختار جنین تبدیل شود، می‌تواند تحقیقات در مورد بیماری‌های ژنتیکی و ناباروری را تقویت کند و سلول‌ها را بافت‌ها جایگزین کند و همچنین برای کاربردهای پزشکی ترمیمی بکارگرفته شود.

تکوین جنین

در طول فرایند طبیعی تکوین جنین، سلول‌ها به طور مکرر مرتب می‌شوند و تقسیم می‌شوند تا در نهایت بخش‌های مجزایی را تشکیل دهند: تروفوبلاست، که به جفت تبدیل می‌شود، یک لایه سلولی خارج از جنین که کیسه زرده تامین‌کننده مواد مغذی را تولید می‌کند تا لایه جنینی که جنین و کیسه آمنیوتیکی که از جنین در حال تکوین محافظت می‌کند، را تشکیل ‌دهد. توانایی مطالعه تکوین انسان پس از لانه گزینی به دلیل چالش‌های اخلاقی و فنی مرتبط با رشد داخل رحمی پس از لانه گزینی محدود است. مدل‌های شبه جنین‌ با مورفوژنز سازمان‌یافته فضایی و ساختار تمام بافت‌های جنینی و خارج جنینی مشخص کننده مفهوم انسان پس از لانه‌گزینی (یعنی دیسک جنینی، دیسک دولامینار، کیسه زرده، کیسه کوریونی و لایه تروفوبلاست اطراف ) ناشناخته باقی مانده است. اخیراً نشان داده شده است که سلول‌های بنیادی جنینی ساده موش باعث ایجاد سلول‌های بنیادی جنینی و خارج از جنین می‌شوند که می‌توانند به صورت خودآرایی در مدل‌های جنینی مبتنی بر سلول‌های بنیادی ساختار یافته پس از گاسترولاسیون با مورفوژنز سازمان‌یافته فضایی ایجاد شوند ولی با این وجود هنوز تا شناخت کامل این مرحله از جنینی زایی راه بسیاری مانده است.

اهمیت تولید مدل شبه حنینی انسانی

جنین انسان - بر خلاف سایر گونه‌ها، خود را در دیواره رحم فرو می‌کند. از آنجایی که جنین کوچک‌تر از نوک سوزن خیاطی است و از دید پنهان است، این مراحل اولیه تکوینی هستند که مطالعه کردن آنها دشوار است. مدل جنین مانند ما قفل این "جعبه سیاه" تکوین انسانی را باز می‌کند، که می تواند به حل معمای عدم موفقیت حدود 60 درصد بارداری‌ها در دو هفته اول کمک کند و راه برای درمان‌های جدید هموار کند. قابل توجه است که مدل‌های heX-Embryoid ساختارهایی شبیه به اولین مکان‌های تولید سلول‌های خونی تشکیل دادند که از جنین در حال تکوین به نام جزایر خون پشتیبانی می‌کردند. محققان همچنین اجداد گلبول‌های قرمز، پلاکت‌ها و انواع مختلف گلبول‌های سفید را شناسایی کردند. به گفته ابراهیم خانی، تولید سلول‌های خونی پیشرفت کلیدی این مدل جنینی است که این زمینه را به جلو می‌راند. ابراهیم خانی که همچنین عضو مرکز تحقیقات کبد پیتسبورگ و موسسه پزشکی احیا کننده مک گوان پیت و UPMC است، گفت: «ما توانستیم چیزی بسیار شبیه به مراحل اولیه تولید خون در انسان مدل سازی کنیم. این دستاورد بسیار هیجان انگیز است زیرا امکانات گسترده ای برای استفاده از این مدل برای درک بهتر نحوه تشکیل خون و توسعه روش‌های بهتر برای تکوین سلول‌ها در جهت انتقال خون، سلول درمانی‌های جدید و پیوند سلول‌های بنیادی خونساز وجود فراهم آورده است.

شیوه مطالعاتی

برای توسعه HeX-Embryoids، محققان با سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) شروع کردند که از سلول‌های بالغی که به حالتی بازگردانده شده اند، تولید می‌شوند که می‌توانند به هر سلول دیگری تبدیل شوند. سپس، آنها iPSCها را با یک مدار ژنتیکی که تکوین اولیه بافت را هدایت می‌کند، برنامه ریزی کردند، که فقط توسط یک ماده شیمیایی به نام داکسی سایکلین روشن ‌شود. هنگامی که این iPSC های مهندسی شده در یک ظرف آزمایشگاهی با iPSC های استاندارد مخلوط شدند توانستند با افزودن داکسی سایکلین آنها را القا کنند، تا این سلول‌های مهندسی شده درحال تکوین و iPSC های استاندارد القا شده بتوانند در ساختارهای سه بعدی که شبیه ویژگی‌های خاصی از جنین هستند، سازماندهی شوند.

ساختار HeX-Embryoids یا شبه جنین تولید شده

  HeX-Embryoids شبه جنینی دارای بافت جنینی و ساختار کیسه زرده است. با این تفاوت که بافت در حین تکوین به ظرف آزمایشگاه چسبیده می‌ماند و ورقه بزرگی از کیسه زرده را با ده‌ها جنین در کنار هم تشکیل می‌دهد. جاشوا هیسلوپ، نویسنده تکوین این مقاله، دانشجوی آزمایشگاه ابراهیم خانی در پیت و فارغ التحصیل تکوین می‌گوید: کیسه زرده مستقیماً به ساخت سلول‌هایی که جنین را تشکیل می‌دهند کمک نمی‌کند، اما بافت بسیار مهمی است زیرا مسئول تغذیه و تأثیرگذاری در محل قرارگیری سر و دم جنین را دارا است.  سایر مدل‌های جنین مانند تمایز بسیار محدودی در بافت کیسه زرده دارند، بنابراین مدل ما فرصتی منحصر به فرد برای دنبال کردن قوی این ساختار و مطالعه رویدادهایی مانند تکوین خون ارائه می‌کند. زیرا HeX-Embryoids حاوی یک لایه تروفوبلاست تشکیل دهنده جفت نیست بلکه دارای یک کیسه زرده باز است نه یک حفره بسته. بنابراین فقدان این ویژگی‌ها از تبدیل شدن جنین به جنین واقعی یا داشتن پتانسیل کاشت برای تکوین کامل جلوگیری می‌کند.

کاربردهای heX-Embryoids

از آنجایی که heX-Embryoids از سلول‌های پوست بالغ برنامه‌ریزی‌شده مجدد انسان مشتق شده‌اند، از نظر تئوری می‌توانند از هر فردی ساخته شوند و به محققان اجازه می‌دهد تا زمینه‌های ژنتیکی متنوع را مطالعه کنند. یک مزیت مهم سیستم heX-Embryoid نسبت به سایر مدل‌های جنین مانند این است که در حین تکوین از ظرف آزمایشگاهی دوبعدی خود سازماندهی می‌شود، از محیط تکوین استاندارد استفاده می‌کند و به جای تکیه بر یک ماده شیمیایی، توسط یک ماده شیمیایی روشن می‌شود، بنابراین کوکتل پیچیده ای از فاکتورهای تکوین که ممکن است تکرار آن دشوار باشد را ندارد. به گفته ابراهیم خانی، این رویکرد منحصر به فرد به این معنی است که می‌توان HeX-Embryoids را به راحتی در آزمایشگاه‌های مختلف با کارایی بالا ذخیره، حمل و پرورش داد. ابراهیم خانی گفت: برای اینکه چنین الگویی توسط جامعه علمی پذیرفته شود و وظیفه خود را برای کمک به اکتشافات جدید انجام دهد، باید کارآمد باشد. "به عنوان مثال، اگر خود مدل در بیشتر مواقع با شکست مواجه شود، پیشرفت در تحقیق در مورد دلیل سقط جنین بسیار دشوار خواهد بود. ولی مدل heX-Embryoid ما بر دانستن این مشکل آگاه می‌کند."

پایان مطلب/.