تولد موش های رویانی

این موش ها دارای صفات ویژه ای چون تولید موش هایی به عنوان مدل یک بیماری انسانی هستند و در عین حال بررسی عملکرد یک ژن در موجود زنده را فراهم می آورند. بعلاوه نباید از خاطر ببریم که آینده پزشکی به سلول درمانی اختصاص دارد و دستکاری ژنتیکی در جنین موش و تولید مدلهای حیوانی ترنس ژنیک یا تراریخته می تواند ما را در گام های بعدی تحقیقات و تولید موش هایی با صفات ژنتیکی مورد نظر راهنمایی کند. نکته قابل توجه دیگر آن است که این مدل های حیوانی آزمایشگاهی که برای تحقیقات بسیار ضروری هستند و متاسفانه با قیمت های گزافی باید آنها را از کشورهای خارجی تهیه کنیم در پژوهشکده رویان با دستکاری ژنتیکی تولید شده است . ما نیز در ارتباط با این دستاورد ارزشمند با دکتر حسین بهاروند، سرپرست تیم سلول های بنیادی و عضو هیات علمی رویان به گفتگو نشسته ایم.

شما و همکارانتان در رویان تجربه و دستاوردهای فراوانی در استفاده از سلول های بنیادی دارید که یکی از آنها تکثیر و تبدیل این سلول هاست . لطفا ابتدا از مکانیسم تبدیل و تکثیر سلول های بنیادی جنینی در موجودات زنده برایمان بگویید.

سلول های بنیادی 2ویژگی اساسی دارند که آنها را از دیگر انواع سلولی متمایز می کنند: 1- توانایی تقسیم و تولید سلول هایی با خواص یکسان (خودنوزایی ) بدون این که ویژگی سلول اولیه دچار تغییر شود. 2- قابلیت تمایز به انواع دیگری از سلول ها که در محیط آزمایشگاهی نیز می توان این کار را انجام داد.

به طور کلی سلول های بنیادی دارای 2منشاء جنینی (embryonic) و بزرگسالان (Adult) هستند. سلول های بنیادی جنینی از توده سلولی داخلی جنین در مرحله بلاستوسیست به وجود می آیند. بلاستوسیست مرحله ای از تکوین پیش از لانه گزینی جنین در پستانداران است که معمولا 4تا 5روز بعد از لقاح ایجاد می شود. در این مرحله جنین 100 - 200 سلول دارد و به صورت کره ای توخالی است . این کره متشکل از یک لایه سلولی برونی (تروفواکتودرم ) است که به طور معمول پس از لانه گزینی در رحم ، بخشی از جفت را می سازد؛ همچنین این کره حاوی مجتمعی از سلول ها (حدود 20 30سلول ) به نام توده سلولی داخلی است.

دسته دیگر، سلول های بنیادی بزرگسالان هستند که در بسیاری از بافت های تخصص یافته بدن ازجمله مغز استخوان و پوست یافت می شوند. قبلا دانشمندان فکر می کردند سلول های بنیادی بزرگسالان تنها سلول های همان بافت را ایجاد می کنند، اما امروزه معتقدند این سلول ها می توانند انواع دیگری از سلول ها را بسازند.

تاکنون تنها از 3گونه پستانداران یعنی انسان ، موش و میمون سلول های بنیادی جنینی با توان خود نوسازی و کشت طولانی مدت به دست آمده است ؛ البته در جانداران دیگر نظیر جوجه ، گورخر، ماهی ، رت (موش صحرایی )، خوک ، گاو و گوسفند نیز تلاش هایی برای ایجاد رده های سلولی بنیادی جنینی صورت گرفته است.

این سلول های بنیادی جنینی قابلیت تبدیل به چه سلول هایی را دارند؟

سلول های بنیادی جنینی موش در شرایط آزمایشگاهی قادرند به انواع فراوانی از سلول های بدنی تبدیل شوند. سلول هایی نظیر سلول های عصبی ، ماهیچه ای ، مزانشیمی ، کبدی ، انسولین ساز و... از این دسته اند. این سلول ها دارای پتانسیل فراوان در ترمیم و جایگزینی سلول ها و بافت های آسیب دیده هستند.

چرا سراغ استفاده از سلول های جنینی حیوانات رفته اید. آیا این مسیری است که به درمان نارسایی های انسانی منجر می شود؟

سلول های بنیادی دارای کاربردهای مختلفی هستند که یکی از مهم ترین آنها توان بالقوه این سلول ها در درمان بعضی بیماری هاست . مطالعه مدل های حیوانی نشان داده است که پیوند سلول های بنیادی جنینی یا سلول های بزرگسالان در درمان موفقیت آمیز بسیاری از بیماری ها ازجمله آسیب های نخاعی ، کبدی ، قلبی و استخوانی ، دیستروفی ماهیچه ای ، دیابت و پارکینسون اهمیت دارد. این موفقیت امیدواری های زیادی را برای درمان بیماری ها در انسان پدید آورده است . اگر چه در سال های اخیر پیشرفت های قابل ملاحظه ای در طب پیوند انسانی بوجود آمده ، اما هنوز مشکلات و موانع زیادی در راه استفاده از سلول های بنیادی برای این منظور وجود دارد.

و شما در اولین گام به سراغ موش رفتید، چرا موش؟

طرح های تحقیقاتی زیستی پس از گذراندن مراحل اولیه خود برای اثبات آن که دارای کاربرد هستند به نشان دادن عملکردشان در محیط طبیعی بدن نیاز دارند. بنابراین کار روی حیوانات آزمایشگاهی به عنوان مدل ، یکی از مهم ترین مراحل کار است.

موش از جهات متعددی مناسب کارهای آزمایشگاهی است ، از جمله با توجه به این که سالیان متمادی به عنوان حیوان آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گرفته اطلاعات زیادی در زمینه رفتارشناسی ، فیزیولوژیکی و ژنتیکی از آن موجود است . نژادهای خالص و واریانت های ژنتیکی آنها در دسترس بوده و نقشه ژنتیکی و توالی دی ان ای آن نیز معلوم است . از طرفی ، یکی از مهم ترین مسیرهای تولید حیوان تراریخته استفاده از سلول های بنیادی است که از این نظر موش با توجه به این که رده های مختلف از سلول های بنیادی آن وجود دارد، گزینه بسیار مناسبی است.

فرآیند تولید این موش چگونه بود و موجود تولید شده تا چه حد خواص ژنتیکی اولیه را با خود داشت؟

برای تولید این موش ، ابتدا سلول های بنیادی جنینی موشی به بلاستوسیست های جدا شده از رحم یک موش حامله در محیط آزمایشگاهی انتقال داده می شوند. سپس این بلاستوسیست ها به رحم موش مادر که با تزریقات هورمونی درحالت حاملگی کاذب قرار دارد و به عنوان مادررضاعی است ، انتقال داده می شوند. اگر بلاستوسیست هایی که سلول های بنیادی به آنها تزریق می شود جنین باشند در نهایت منجر به تولید یک موش می شوند. منشاء سلول های مختلف این موش دو چیز خواهد بود؛ یا از سلول های بنیادی تزریق شده به بلاستوسیست به وجود آمده اند یا از توده سلولی داخلی بلاستوسیست . در هر حال موش حاصل در بردارنده 2نژاد مختلف سلولی است که به این موش کایمر گفته می شود. در حوزه مطالعات جنین شناسی و دستکاری های ژنتیکی برای نشان دادن این حالت (کایمر)، نژاد موش استفاده شده برای تولید سلول های بنیادی را از نژادی با رنگ پوست مثلا سیاه و بلاستوسیست های استفاده شده را از نژاد موش با رنگ پوست سفید انتخاب می کنند تا به این ترتیب موش متولد شده رنگ پوست گورخری (سیاه وسفید) داشته باشد که از لحاظ ظاهری کاملا مشخص است.

حال اگر سلول های بنیادی در به وجود آوردن اندام های جنسی موش کایمر نقش داشته باشند به این ترتیب اطلاعات ژنتیکی مربوط به سلول بنیادی به نسل بعد قابل انتقال است و این مساله بسیار اهمیت دارد. پس از این مرحله ، موش کایمر نر با یک موش ماده هم نژاد با نژاد سلول های بنیادی جنینی ، لقاح داده می شود. موش ماده به رنگ سیاه می باشد. موش حاصل از این لقاح در صورتی که اسپرم های موش نر کایمر حاوی اطلاعات ژنتیکی سلول های بنیادی باشند، موشی با رنگ پوست سیاه و سفید و در غیر این صورت با رنگ پوست قهوه ای خواهد بود.

موش سیاه متولد شده 50درصد اطلاعات ژنتیکی سلول های بنیادی را داراست و در ادامه با انجام لقاح های بعدی ، این خلوص ژنتیکی به 100درصد می رسد و موش حاصل کاملا دارای خصوصیات ژنتیکی سلول های بنیادی جنینی اولیه استفاده شده خواهد بود.

و گام بعدی در تحقیقات سلولی و بررسی عملکرد ژن ها چه خواهد بود؟

این کار مقدمه ای برای ورود به عرصه تولید حیوانات تراریخته با استفاده از سلول های بنیادی است . طی دو دهه گذشته ، حیوانات تراریخته جایگاه بااهمیتی در روند تحقیقات علوم زیستی داشته اند. گام بعدی ، دستکاری ژنتیکی سلول های بنیادی جنینی به منظور استفاده در مطالعات و تحقیقات علوم پایه اعم از بررسی عملکرد ژن ها و شیوه تنظیمشان در محیط طبیعی بدن ، تحقیقات مربوط به علوم پزشکی و دارویی برای بررسی مکانیسم بروز بیماری ها و علم داروها با ایجاد مدل های حیوانی آزمایشگاهی برای آنها و نیز بهره مندی از حیوانات تراریخته با مقاصد بیوتکنولوژیک خواهد بود؛ برای مثال اگر شما قصد دارید نقش یک ژن را در یک فرآیند در موجود زنده بررسی کنید، می توانید ژن مورد نظر را در سلول های بنیادی جنینی موشی خاموش یا بیان آن را زیاد کنید و سپس از آنها موشی را با صفات موردنظر بسازید. به این ترتیب با مطالعه سیستم های مختلف زیستی و مدل سازی بیماری های انسانی از طریق این حیوانات ، اهمیت آنها در علوم پزشکی نیز روشن می شود.

پونه شیرازی