به گزارش زیستنا به نقل از EurekAlert، پژوهشگران با استفاده از روشی به نام تکمیل‌سازی بلاستوسیست (Blastocyst Complementation)، سلول‌های اسپرم رت را در بدن موش‌های عقیم تولید کردند. نتایج این مطالعه در ژورنال Stem Cell Reports منتشر شده است.
اوری بار-نور (Ori Bar-Nur)، نویسنده ارشد این مقاله و زیست‌شناس سلول‌های بنیادی در ETH زوریخ، می‌گوید: «مطالعه ما نشان می‌دهد که می‌توانیم از حیوانات عقیم به‌عنوان میزبان برای تولید سلول‌های زایای دیگر گونه‌های جانوری استفاده کنیم.» وی ادامه می‌دهد: «صرف‌نظر از پیشرفت مفهومی، این ایده می‌تواند برای تولید گامت‌های گونه‌های جانوری در حال انقراض در حیوانات متداول‌تری مورد استفاده قرار گیرد. کاربردهای دیگر می‌تواند شامل روش بهبودیافته‌ای برای تولید مدل‌های تراریخته موش برای تحقیقات زیست‌پزشکی باشد.»
سلول‌های بنیادی پرتوان (Pluripotent stem cells) یا به‌اختصار PSCs ابزار قدرتمندی برای تحقیقات زیست‌پزشکی فراهم می‌کنند، اما تولید گامت‌ها به شکل تخمک یا سلول‌های اسپرم از سلول‌های بنیادی پرتوان تلاشی بسیار چالش‌برانگیز است. پژوهشگران در مطالعات پیشین روشی به نام تکمیل‌سازی بلاستوسیست را برای تولید اندام‌های رت در موش‌ها به کار گرفتند. برای این کار آن‌ها از سلول‌های بنیادی پرتوان و جنین‌های موش‌های جهش‌یافته‌ای استفاده کردند که نمی‌توانند اندام خاصی را تولید کنند. دکتر بار-نور و همکارانش با تکیه بر این کار، این پرسش را طرح کردند که آیا می‌توان اسپرم رت را بدن موش‌هایی تولید کرد که حامل جهشی ژنتیکی هستند که در غیر این صورت منجر به عقیم شدن آن‌ها می‌شود یا خیر.
محققان برای آزمایش این ایده، سلول‌های بنیادی پرتوان رت را به جنین موش تزریق کردند کایمرهای (Chimera) موش-رت تولید کنند. ژنی ضروری برای تولید اسپرم در بلاستوسیست موش جهش داده شد. سلول‌های بنیادی رت همراه با سلول‌های موش تکوین یافتند و در نتیجه جانوری کایمر متشکل از ژنوتیپ‌های این دو گونه تولید کردند. در نتیجه جهش ژنتیکی القاکننده عقیمی، یک کنام (Niche) خالی درون بیضه‌ها ایجاد شد که سلول‌های رت را قادر ساخت تا در آن ساکن شوند و به‌طور انحصاری اسپرم رت را در کایمر موش-رت تولید کنند. این سلول‌های اسپرم توانستند سلول‌های تخمک رت را بارور کنند، اما جنین‌های حاصل به‌طور طبیعی رشد نکردند یا فرزندان زنده به وجود نیامدند.
بار-نور می‌گوید: «ما از سادگی نسبی که به‌وسیله آن توانستیم این دو گونه را برای تولید کایمرهای زنده رت-موش با هم مخلوط کنیم، شگفت‌زده شدیم. در کل این جانوران، سالم به نظر می‌رسیدند و به‌طور طبیعی تکوین یافتند، هرچند که آن‌ها هم سلول‌های موش و هم سلول‌های رت را در یک جانور کایمر حمل می‌کنند.» او می‌افزاید: «شگفتی دوم این بود که در واقع تمام سلول‌های اسپرم داخل کایمرها منشأ رت داشتند. به‌این‌ترتیب، محیط میزبان موش که به دلیل جهشی ژنتیکی عقیم بود، همچنان قادر بود تا از تولید سلول‌های اسپرم کارآمد از گونه جانوری متفاوتی پشتیبانی کند.»
هرچند محققان توانستند سلول‌های اسپرم رت را به‌گونه‌ای تولید کنند که از لحاظ ریخت‌شناسی از سلول‌های اسپرم رت معمولی غیرقابل تشخیص به نظر می‌رسید، این سلول‌ها بی‌تحرک بودند و میزان لقاح تخمکهای رت در مقایسه با سلول‌های اسپرم رت تولیدشده در رت‌ها به میزان قابل‌توجهی پایین‌تر بود. بااین‌وجود، این کار اثبات اصلی را ارائه می‌دهد که می‌توان با اختلاط این دو گونه در موجودی مصنوعی به نام کایمر، سلول‌های اسپرم یک گونه جانوری را در گونه دیگر تولید کرد. استفاده از موش‌های عقیم برای سلول‌های بنیادی اصلاح‌شده ژنتیکی رت می‌تواند تولید رت‌های تراریخته را برای مدل‌سازی بیماری‌های انسانی در تحقیقات زیست پزشکی تسریع کند.
پژوهشگران در حرکت روبه‌جلوی خود تلاش خواهند کرد تا از سلول‌های اسپرم رت که در بدن کایمرهای رت-موش تولید شده‌اند، جانورهای زنده تولید کنند. بار-نور می‌گوید: «لازم است تا این روش را بهبود دهیم و نشان دهیم که اسپرم رت‌های تولیدشده در موش‌ها می‌تواند در هنگام لقاح با تخمکهای رت سبب ایجاد رت‌های بالغ شود.»
سازگار کردن این روش برای تولید گامت از گونه‌های جوندگان در معرض خطر برای حمایت از تلاش‌های حفاظت از گونه‌های جانوری برنامه‌ای برای آینده دورتر است. بار-نور می‌گوید: «به‌عنوان‌مثال، زمانی که بتوانیم سلول‌های بنیادی را از یک جونده در حال انقراض تهیه کنیم که ممکن است در مقطعی زمانی منقرض شود، ممکن است بتوانیم از همان روش برای تولید سلول‌های زایای آن از طریق تولید کایمر با موش استفاده کنیم.» وی می‌افزاید: «بااین‌حال، توجه به این نکته مهم است که برای سازگار کردن این روش با سایر گونه‌های جانوری، لازم است تا بر چندین مانع علمی غلبه کرد. علاوه بر این، هنوز باید تولید سلول‌های تولیدمثلی ماده (یعنی تخمک‌ها) را در موش‌های ماده عقیم به انجام رسد، به‌ویژه اگر در رویای استفاده از این فناوری را برای تلاش‌های حفاظت از گونه‌ها باشیم.»
منبع: EurekAlert
Journal Reference:
Zvick, Joel, Monika Tarnowska-Sengül, Adhideb Ghosh, Nicola Bundschuh, Pjeter Gjonlleshaj, Laura C. Hinte, Christine L. Trautmann, et al. “Exclusive Generation of Rat Spermatozoa in Sterile Mice Utilizing Blastocyst Complementation with Pluripotent Stem Cells.” Stem Cell Reports ۱۷, no. 9 (2022): 1942–۵۸. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2022.07.005.