استفاده از سلولهای بنیادی و اصلاح ژن

پژوهشگران قادر به تولید موشهای سالم از طریق دو مادر شدند که این موشها توانستند خودشان به صورت طبیعی زاد و ولد کنند. موشهایی با استفاده از پدر نیز ایجاد شدند که نتیجه آن موفقیت آمیز نبود، هر بچه موشی که هر دو والدینش نر بودند، ، تنها بعد از چند روز مرد.

کاری که در 11 اکتبر در مجله سلول های بنیادی سلول منتشر شد، نگاهی به چالشهای روبرو برای تولید فرزند توسط تو حیوان هم جنس دارد و نشان می دهد که برخی از این موانع را می توان با استفاده از سلول های بنیادی و ویرایش ژن هدفمند برطرف کرد.

آقای چی ژو، همکار ارشد نویسنده، میگوید که ” ما به این سوال که چرا پستانداران تنها از طریق رابطه جنسی میتوانند تولید مثل کنند، علاقه مند شدیم. و از طریق ترکیب باز تولید و بازسازی چندین نتیجه را بدست آورده ایم، بنابراین ما سعی کردیم بدانیم که آیا موش های نرمال با دو والدین زن و یا حتی دو موش با دو پدر می توانند با استفاده از ساقه های جنین های هپلوئید تولید شود.

در حالی که برخی از خزندگان، دوزیستان و ماهی ها می توانند از طریق جنس همنوع تولید مثل کنند، برای پستانداران انجام چنین عملی که حتی با کمک تکنولوژی لقاح چالش برانگیز است. در پستانداران، به دلیل اینکه برخی از ژنهای مادر یا پدر در طی رشد ژنوم توسط مکانیسم نامگذاری ژنوم به وجود می آیند، فرزندان که مواد ژنتیکی را از هردو والدین( پدر و مادر) دریافت نمی کنند، ممکن است ناهنجاری های رشدی را تجربه کنند و یا زنده نمانند. با حذف این ژن های چاپ شده از تخم های نابالغ، محققان در گذشته موشهای  بایمترنال(bimaternal) تولید کرده اند – موش هایی با دو مادر. ژو می گوید: “با این حال، موش های تولید شده هنوز ویژگی های معیوب را نشان داده اند و روش ارائه شده بسیار غیر عملی است و استفاده از آن سخت است.”

موش بایمترنال (bimaternal): یعنی موش تنها ماده ژنتیکی مادر خود را دارد و هیچ ماده ژنتیکی از پدر ندارد.

برای تولید موش های سالم  بایمترنال ، ژو و همکارانش از سلول های بنیادی جنینی هپلوئید (ESCs) استفاده می کنند که شامل نیمی از تعداد کروموزوم و DNA  یکی از والدین(پدر یا مادر)است، و معتقد هستند انجام چنین عملی کلید موفقیت آنها بوده است. محققان سه ناحیه ژنوم از ESCs haploid  که حاوی DNA مادر بود را به تخمک یک موش ماده دیگر تزریق کردند و موفق به تولید موشهای دومادره شده اند. آنها 29 موش زنده از 210 جنین تولید کردند. این موش ها عادی بودند، رشد کردند و توانستند به طور طبیعی زاد و ولد کنند.

یکی از مزایای استفاده از ESC های هپلوئید این است که حتی قبل از اینکه ژن های مشکل ساز از بین بروند، برنامه های چاپی کمتری دارند که در نهایت باعث می شود ژن های خاص مادر یا پدر مشخص شود.  آقای هو یکی از نویسندگان، می گوید: “ما در این مطالعه متوجه شدیم که ESC هاپلوئید بیشتر شبیه سلول های زاینده ای اولیه، پیش سازهای تخمک و اسپرم است. اثر هوازی ژنومی که در گامت یافت می شود پاک شده است.”

آزمایش بر روی موشها

دوازده موش زنده و کامل با دو موش نر ژنتیکی با استفاده از روش مشابه، اما پیچیده تر تولید شدند. ESCs Haploid که حاوی DNA یک موش نر بود برای حذف هفت ناحیه کلیدی قابل ویرایش اصلاح شد. سپس ESC های هپلوئید ویرایش شده – همراه با اسپرم از یک مرد دیگر – به یک سلول تخمک که هسته آن را داشته باشد، تزریق شد و ماده ژنتیکی موش ماده از آن پاک شد تا فقط ماده ژنتیکی دو موش نر در آن باقی بماند و جنینی را که شامل ژنوم DNA از دو والد نر است ایجاد می کند. این جنین ها  به مادران جایگزین منتقل شدند تا در آنجا موشهای بچه رشد کرده و متولد شوند.

این بچه ها 48 ساعت پس از تولد زنده ماندند، اما محققان در حال برنامه ریزی برای بهبود این روند هستند تا موش های bimaternal  به بزرگسالی برسند. نتایج مشابهی در سال 2011 بدست آمد، اما با استفاده از یک روش که براساس یک واسطه زن، سلول های بنیادی پدر اول به پدر دوم متصل شد. این روش مشکلات مربوط به نشانه گذاری ژنوم را کنار گذاشت اما اگر این تکنولوژی برای انسان ها در نظر گرفته شود، مانع اخلاقی و عملی خواهد داشت.

منبع