به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، یک تیم از دانشمندان با استفاده از ویرایش ژن هدفمند در سلول‌های بنیادی جنینی، یک موش با دو پدر مرد (بی‌پاترنال) ایجاد کردند. این تحقیق نشان می‌دهد که چگونه می‌توان موانع تولید مثل یک‌جنسیتی در پستانداران را برطرف کرد و این امر پتانسیل‌هایی برای پیشرفت‌های پزشکی در زمینه سلول‌های بنیادی و درمان‌های بازسازی‌کننده فراهم می‌کند. در حالی که چالش‌هایی همچنان باقی است، این مطالعه مسیرهای امیدوارکننده‌ای را برای تحقیقات آینده در زمینه سلول‌های بنیادی و زیست‌شناسی تولید مثل نشان می‌دهد. نتایج این تحقیق که در تاریخ 28 ژانویه 2025 در نشریه Cell Stem Cell منتشر شد، نشان می‌دهند که هدف قرار دادن مجموعه‌ای از ژن‌ها که در تولید مثل نقش دارند، به پژوهشگران کمک کرده تا چالش‌های تولید مثل یک‌جنسیتی در پستانداران را برطرف کنند. پیش‌تر تلاش‌هایی برای ایجاد موش‌های بی‌پاترنال انجام شده بود، اما جنین‌ها تنها تا نقطه‌ای خاص رشد کرده و سپس متوقف می‌شدند. در این تحقیق، پژوهشگران با تمرکز بر هدف قرار دادن ژن‌های ایمپرینتینگ که بیان ژن را تنظیم می‌کنند، توانستند موش‌هایی با دو پدر مرد ایجاد کنند که تا بزرگسالی زنده ماندند، هرچند با مشکلات رشد مواجه بودند.

اختلالات اثرگذاری ژنی

اختلالات اثرگذاری ژنی چالشی جدی در کاربردهای مربوط به سلول‌های بنیادی جنینی، سلول‌های بنیادی پرتوان القا شده، و کلونینگ حیوانات ایجاد می‌کنند، چرا که هیچ روش اصلاح عمومی به دلیل پیچیدگی و طبیعت تصادفی این اختلالات وجود ندارد. در این مطالعه، ما این اختلالات را از منبع آن‌ها هدف قرار دادیم — جنین‌های والدین هم‌جنس — به‌منظور ایجاد یک الگوی اثرگذاری ژنی پایدار و قابل نگهداری از نو در سلول‌های پستانداران. با استفاده از جنین‌های موش دوپدری که اختلالات اثرگذاری ژنی شدیدی را نشان می‌دهند و معمولاً غیرقابل زندگی هستند، ما جهش‌های فریم‌شفتی، حذف‌های ژنی، و ویرایش‌های تنظیمی را در 20 ناحیه کلیدی اثرگذاری ژنی وارد کردیم و در نهایت موفق به پرورش حیوانات بالغ به طور کامل شدیم، هرچند با نرخ بقای نسبتاً پایین. این یافته‌ها شواهد قوی از این ارائه می‌دهند که اختلالات اثرگذاری ژنی یک مانع اصلی برای تولید مثل یک‌جنسه در پستانداران هستند. علاوه بر این، این رویکرد می‌تواند نتایج توسعه‌ای برای سلول‌های بنیادی جنینی و حیوانات کلون شده را به طور قابل توجهی بهبود بخشد و مسیرهای نویدی برای پیشرفت در پزشکی بازساختی ایجاد کند.

فناوری سلول‌های بنیادی پرتوان و کلونینگ حیوانات

فناوری سلول‌های بنیادی پرتوان و کلونینگ حیوانات اساس پیشرفت‌های پزشکی بازساختی را تشکیل داده‌اند، که موجب پیشرفت‌هایی در مدل‌های حیوانی دستکاری شده ژنتیکی، مدل‌های درون‌تنی جنین‌های پستانداران، و ارگانوئیدهای مشتق از سلول‌های بنیادی شده است، و همچنین به کاربردهای بالینی مانند درمان‌های مبتنی بر سلول و پیوندهای زنوژنیک کمک کرده‌اند. با این حال، پتانسیل این فناوری‌ها با بی‌ثباتی اثرگذاری ژنی محدود شده است که منجر به مرگ جنینی در کلونینگ، تولید نوزاد زنده در سلول‌های بنیادی جنینی (ESCs) را مختل می‌کند و پرتوانی را در سلول‌های بنیادی پرتوان القا شده (iPSCs) کاهش می‌دهد. بنابراین، حل این بی‌ثباتی می‌تواند به طور قابل توجهی کارایی و دامنه این فناوری‌ها را افزایش دهد.

پارتنوژنز خودبه‌خودی

در حالی که پارتنوژنز خودبه‌خودی در مهره‌داران پایین‌تر مشاهده می‌شود، تولید مثل بی‌پاترنال خودبه‌خود در مهره‌داران، به ویژه پستانداران، ثبت نشده است. در واقع، در غیاب اصلاحات ژنتیکی وارد شده، جنین‌های بی‌پاترنال و بی‌ماترنال ساخته شده به‌طور مصنوعی در پستانداران غیرقابل‌زیست هستند. علاوه بر این، جنین‌های بی‌پاترنال معمولاً حتی زودتر از همتایان بی‌ماترنال خود به شکست می‌خورند. این امر نشان می‌دهد که ناهنجاری‌های ایمپرینتینگ ممکن است به طور قابل توجهی در توسعه جنین‌های بی‌پاترنال مانع ایجاد کنند. ما پیشنهاد می‌کنیم که ایجاد یک رویکرد مشابه برای تولید مثل بی‌پاترنال می‌تواند ظرفیت توسعه‌ای جنین‌های مشتق از سلول‌های بنیادی را به طور چشمگیری افزایش دهد و در نتیجه، نیاز روزافزون به اصلاحات ژنتیکی پیچیده و سفارشی در پزشکی بازساختی را برطرف کند.

شیوه مطالعاتی در این زمینه

در تحقیقات قبلی، ما تمامی هفت ناحیه ایمپرینت‌شده مرتبط با کشندگی در موارد دی‌سومی پدرانه تک‌والدی را در جنین‌های بی‌پاترنال اصلاح کردیم. با این حال، این جنین‌ها هنوز هم ناهنجاری‌های شدید داشتند و غیرقابل‌زیست باقی ماندند. این یافته یک سوال کلیدی را مطرح می‌کند: آیا ژن‌های ایمپرینتینگ تنها مانع تولید مثل بی‌پاترنال در پستانداران هستند؟ در این مطالعه، ما استراتژی‌های مختلف اصلاح ایمپرینتینگ از جمله جهش‌های فریم‌شیفت، حذف ژن‌ها و ویرایش نواحی تنظیمی را بررسی کردیم. با اعمال 20 تغییر ژنتیکی که صدها ژن ایمپرینتینگ را تحت تأثیر قرار می‌دهند، استراتژی‌ای را توسعه دادیم که به طور مؤثر شدیدترین ناهنجاری‌های توسعه‌ای در جنین‌های بی‌پاترنال را برطرف می‌کند. این رویکرد امکان تولید موفقیت‌آمیز حیوانات بی‌پاترنال بالغ را از طریق تکمیل سلول‌های بنیادی جنینی (ESC)، تزریق هسته سلول‌های هاپلویید و انتقال هسته سلول‌های سوماتیک (SCNT) فراهم کرد. نتایج ما تأیید می‌کنند که ناهنجاری‌های ایمپرینتینگ یک مانع اساسی برای تولید مثل بی‌پاترنال در پستانداران هستند و سطح بالایی از اصلاحات جامع و دقیق ژنوم پستانداران را که تاکنون به‌دست آمده، به نمایش می‌گذارند.

چالش‌ها و محدودیت‌ها

 گرچه فقط 11.8% از جنین‌های قابل‌حیات توانستند به تولد برسند، اکثر موش‌های به دنیا آمده به بزرگسالی نرسیدند و با مشکلات رشدی روبه‌رو بودند. همچنین، موش‌هایی که به بزرگسالی رسیدند، نابارور بودند و طول عمر کمتری داشتند. پژوهشگران در نظر دارند تغییرات بیشتری در ژن‌های ایمپرینتینگ ایجاد کنند تا امکان تولید موش‌های بی‌پاترنال سالم‌تر با توانایی تولید گامت‌های زنده فراهم شود. این تحقیقات همچنان به بررسی چگونگی ایجاد جنین‌هایی با پتانسیل توسعه بالاتر ادامه خواهند داد و هدف آنها گسترش این روش‌ها به حیوانات بزرگتر مانند میمون‌ها است. این در حالی است که این کار نیازمند زمان و تلاش زیادی خواهد بود، زیرا ترکیب‌های ژن‌های ایمپرینتینگ در میمون‌ها با موش‌ها تفاوت‌های زیادی دارد. اینکه آیا این فناوری در نهایت می‌تواند به درمان بیماری‌های انسانی کمک کند یا خیر هنوز مشخص نیست، زیرا طبق دستورالعمل‌های اخلاقی انجمن بین‌المللی تحقیقات سلول‌های بنیادی، ویرایش ژنوم برای اهداف تولید مثل هنوز غیر ایمن و غیرقانونی است.

پایان مطلب/.