دانشمندان رویان‌های موش را درون رحم مکانیکی پرورش دادند

رویان‌های موش کاملا طبیعی به‌نظر می‌رسیدند. تمام ارگان‌های آن‌ها همراه‌با اندام‌ها و سیستم‌های گردش خون و سیستم عصبی طبق انتظار درحال توسعه بود. قلب‌های کوچک آن‌ها با ضربان عادی ۱۷۰ ضربه در دقیقه درحال تپیدن بود. اما این رویان‌ها در موش مادر درحال رشد نبودند بلکه درون رحم مصنوعی توسعه پیدا می‌کردند.

آزمایش‌ها در مؤسسه علوم وایزمن انجام شد و هدف آن کمک به دانشمندان برای درک نحوه‌ی رشد پستانداران و اینکه چگونه جهش‌های ژنی، مواد مغذی و شرایط محیطی ممکن است بر جنین اثرگذار باشد، بود. اما این کار ممکن است روزی سوالاتی در‌این‌باره ایجاد کند که آیا حیوانات دیگر و حتی انسان‌ها را باید یا می‌توان خارج از رحم زنده پرورش داد.

رویان‌های موش که قلب تپنده‌ی آن‌ها قابل مشاهده است پس از چهار روز رشد در خارج از رحم

در مطالعه‌ای که در مجله‌ی Nature منتشر شد، دکتر جیکوب هانا آزمایشی را شرح می‌دهد که در آن رویان‌ها در روز پنجم بارداری از رحم موش‌ها برداشته شد و سپس به مدت ۶ روز در رحم مصنوعی پرورش داده شد. در آن زمان، رویان‌ها تقریبا در نیمه‌راه رشد خود قرار داشتند: بارداری کامل حدود ۲۰ روز طول می‌کشد. انسان در این مرحله از رشد جنین نامیده می‌شود. دکتر هانا و همکارانش تاکنون بیش از هزار رویان را به این شیوه پرورش داده‌اند. پل تسار، زیست‌شناس دانشکده پزشکی دانشگاه کیس وسترن رزرو این کار را موفقیت قابل‌توجهی خواند. الکساندر مسینر، مدیر گروه تنظیم ژنوم مؤسسه ژنتیک مولکولی ماکس پلانک نیز از مطالعه‌ی جدید به‌عنوان نقطه عطف مهمی یاد کرد.

به گزارش نیویورک‌تایمز، پژوهش اکنون پیش از چیزی که پژوهشگران در مقاله‌ی خود توصیف کرده‌اند، پیشرفت کرده است. دکتر هانا در مصاحبه‌ای گفت که او و همکارانش تخمک‌های بارورشده را درست پس از لقاح از لوله‌ی تخم‌بر (اویداکت) موش‌های ماده برداشته‌اند (در روز صفر رشد) و آن‌ها را به مدت ۱۱ روز در رحم مصنوعی رشد داده‌اند.

از اهداف مهم زیست‌شناسی این است که درک کنیم چگونه یک سلول واحد یعنی تخمک بارورشده می‌تواند تمام سلول‌های خاصی را که در بدن انسان وجود دارد، بسازد و به موجود دارای ۴۰ تریلیون سلول تبدیل شود. پژوهشگران از همان اوایل در تلاش بوده‌اند تا راه‌هایی برای رسیدن به پاسخ این سؤال پیدا کنند.

بنابراین، تنها راه مطالعه‌ی توسعه بافت‌ها و ارگان‌ها روی آوردن به گونه‌هایی مانند کرم‌، قورباغه‌ و مگس‌ بوده است که به رحم نیازی ندارند یا برداشتن رویان‌ها از رحم حیوانات آزمایشی در زمان‌های مختلف بارداری و بررسی آن‌ها.

چیزی که مورد نیاز بود، روشی برای ورود به رحم، تماشا و دستکاری فرایند رشد در پستانداران بود. برای دکتر هانا، این کار به معنای ایجاد رحم مصنوعی بود. وی هفت سال درحال ساخت سیستمی دو بخشی بود که شامل انکوباتور، سیستم تهویه و مواد مغذی بود.

رویان‌های موش در ویال‌های شیشه‌ای درون انکوباتورها قرار داده می‌شوند و در مایع مغذی خاصی شناور می‌شوند. ویال‌ها به چرخی متصل هستند که به آرامی می‌چرخد، به‌طوری‌که رویان‌ها به دیواره نچسبند وگرنه در آنجا معیوب شده و از بین می‌روند. انکوباتورها به ماشین تهویه متصل می‌شوند که اکسیژن و کربن‌دی‌اکسید را برای رویان فراهم می‌کند، غلظت این گازها و نیز فشار گاز و شدت جریان را کنترل می‌کند.

دکتر هانا و همکارانش در روز یازدهم رشد یعنی بیش از نیمه راه بارداری موش، رویان‌ها را که به اندازه‌ی دانه‌ی سیب بودند، مورد بررسی قرار دادند و آن‌ها را با رویان‌هایی که در رحم موش‌های زنده رشد کرده بودند، مقایسه کردند و دریافتند که رویان‌ها مشابه هستند. اگرچه در آن زمان، رویان‌های آزمایشگاهی آنقدر بزرگ شده بودند که نمی‌توانستند بدون منبع خون زنده بمانند. آن‌ها دارای جفت و کیسه زرده بودند اما محلول غذایی که آن‌ها را ازطریق انتشار تغذیه می‌کرد، دیگر کافی نبود. دکتر هانا در مصاحبه‌ای گفت عبور از این مانع هدف بعدی آن‌ها است. او به استفاده از محلول غذایی غنی یا منبع خون مصنوعی فکر می‌کند که به جفت جنین متصل شود.

رشد رویان موش طی دوره‌ی پنج روزه

به گفته‌ی دکتر هانا، توانایی زنده نگهداشتن رویان‌ها و رشد آن تا نیمه راه بارداری برای پژوهشگران بسیار ارزشمند است. رحم مصنوعی ممکن است به پژوهشگران کمک کند تا دانش بیشتری در‌این‌باره به دست آورند که چرا برخی بارداری‌ها به سقط منجر می‌شود یا چرا کاشت تخمک‌های بارورشده موفقیت‌آمیز نیست. این پیشرفت پنجره‌ی جدیدی رو به این موضوع می‌گشاید که جهش‌های ژنی چگونه روی رشد جنین اثر می‌گذارند. پژوهشگران ممکن است بتوانند ببینند که چگونه سلو‌ل‌ها به مقصد نهایی خود مهاجرت می‌کنند.

جنین موش درحال رشد درون ویال شیشه‌ای

پیشرفت دیگری که اخیرا حاصل شده است، فرصت دیگری مهیا می‌کند. پژوهشگران رویان‌های موش را مستقیما از فیبروبلاست‌ها (سلول‌های بافت همبند) ایجاد کرده‌اند، یعنی بدون آغاز با تخمک بارورشده، رویان‌های اولیه را ایجاد کرده‌اند. دکتر مسینر گفت با ترکیب این دو پژوهش، دیگر برای مطالعه‌ی رشد رویانی موش به موش نیازی ندارید. دانشمندان ممکن است بتوانند تمام رویان‌های موردنیاز خود را با استفاده از بافت همبند تهیه کنند. دکتر مسینر گفت اگر دانشمندان بتوانند بدون بارور کردن تخمک‌ها، رویان تولید کنند و بتوانند بدون نیاز به رحم رشد آن‌ها را مطالعه کنند، دیگر به بارور کردن تخمک‌ها و ازبین‌بردن آن‌ها نیازی نیست.

اما این کار ممکن است سرانجام از موش‌ها فراتر رود. دو مقاله‌ی دیگر که به‌تازگی در مجله‌ی Nature منتشر شده‌اند، تلاش‌هایی را درزمینه‌ی ایجاد رویان‌های انسانی اولیه از این راه گزارش کرده است. البته به گفته‌ی دکتر مسینر، حتی اگر چنین کاری مجاز شود، با ایجاد رویان‌های انسانی سال‌ها فاصله داریم. درحال‌حاضر، دانشمندان به‌طورکلی از مطالعه‌ی رویان‌های انسانی پس از روز ۱۴ باروری خودداری می‌کنند.

دکتر تسار گفت ممکن است در آینده بتوانیم رویان انسان را از لحظه‌ی باروری تا زمان تولد به‌طور کامل خارج از رحم زنده پرورش دهیم. البته حتی پیشنهاد این سناریوی علمی‌تخیلی هم بسیاری را وحشت‌زده می‌کند. اما هنوز روزهای اولیه است و هیچ تضمینی وجود ندارد که جنین انسان بتواند به‌طور کامل خارج از رحم رشد کند.