يظهر الفئران وكيميرا الفئران التطور الطبيعي للجنين (ب) والأعضاء الداخلية: الكلى والقلب والكبد والرئتين والبنكرياس والدماغ داخل الكائن المضيف (C)تعد القدرة المتعددة القدرات خاصية فريدة للخلايا الجذعية الجنينية التي يمكن أن تتحول إلى أي من 200 نوع معروف من الخلايا الجسدية ، وفقًا لبرنامج تطوير جنين معين وظروف أخرى. لقد تعلم العلماء أخذ هذه الخلايا من الأجنة البشرية وزراعتها في المختبر. أظهرت العديد من التجارب أنه في هذه الحالة ، تحتفظ الخلايا متعددة القدرات بالقدرة على التمايز في أي نوع من أنواع الخلايا ، بما في ذلك الحيوانات المنوية وخلايا البويضة.
ولكن في المختبر ، من الصعب جدًا زراعة عضو كامل من الخلايا الجذعية ، حيث يكاد يكون من المستحيل تقريبًا إعادة تكوين فسيولوجيا الإنسان من الصفر. لا يزال العلماء لا يعرفون كيفية برمجة الخلايا بهذه الدقة. نحن بحاجة إلى بيئة طبيعية حيث يتم تنشيط برنامج تطوير الخلايا في العضو المطلوب. قد يكون الجنين المثالي جنين بشري أو رئيسي ، لكن مثل هذه المحاكمات محظورة بموجب القانون. لذلك ، وجد العلماء مخرجًا في استخدام أجنة الحيوانات القريبة من الناحية الفسيولوجية من البشر - الخنازير والماشية. في البلدان المتقدمة ، لا تزال التجارب على هذه الأجنة مسموحًا بها.
لحل هذه المشكلة ، الكيمراس مناسبة تمامًا - الكائنات الحية التي تتكون من خلايا غير متجانسة وراثيًا. داخل الكيمراس ، يمكن زراعة أعضاء كائن حي آخر. تم تنفيذ عدد من
هذه التجارب من قبل مجموعة من العلماء من معهد سالك للبحوث البيولوجية (كاليفورنيا). على وجه الخصوص ، تمكنوا من إنشاء لأول مرة خيمرا من جنين الخنازير مع بدايات الأعضاء البشرية.
Chimeras هي كائنات مثيرة للاهتمام للغاية من وجهة نظر علمية. يمكن أن تكون أداة قيمة للبحث العلمي مع القدرة على استخدامها في التجارب السريرية وزرع الأعضاء.
الآن الوضع مع الأعضاء المانحة متوتر للغاية. على سبيل المثال ، يبلغ متوسط وقت الانتظار للكلى حوالي 10 سنوات. متوسط عمر غسيل الكلى هو 5 سنوات. إذا تم وضع تقنية زراعة الكيمراس في الذهن ، فيمكن أن تنمو كلية مناسبة بشكل أسرع بكثير بينما لا يزال الشخص على قيد الحياة.
باستخدام تقنية التحرير الجيني CRISPR-Cas9 وأحدث تقنيات معالجة الخلايا الجذعية ، نجح العلماء في زرع خلايا جذعية في الجنين ونما أعضاء الفئران المختلفة - البنكرياس والقلب والعينين - في جسم الماوس. أكدت هذه التجربة الإمكانية المفاهيمية لمثل هذه الطريقة للحصول على الأعضاء المانحة.
ثم قام الباحثون بزرع خلايا بشرية متعددة القدرات في أجنة الخنازير ، ودرسوا تطور الأنسجة والأعضاء البشرية. هذه هي الخطوة الأولى لإجراء بحث أكثر تفصيلاً حول زراعة الأعضاء البشرية في الكائنات الحية الأخرى ، وهي مناسبة في الحجم وعلم وظائف الأعضاء والتشريح.
تتعافى الخلايا من الخلايا الجذعية للجرذان المتعدد القدرات في القلب داخل جنين فأر معدل وراثيافي عام 2015 ، أنشأ فريق من العلماء بقيادة Ispisua Belmonte أول كميرا لمراقبة تطور الخلايا البشرية في جنين فأر غير قابل للحياة. لقد ذهبوا الآن إلى أبعد من ذلك من خلال تطبيق تقنية التحرير الجيني CRISPR-Cas9 من أجل تحديد تطور الخلايا متعددة القدرات في أعضاء محددة.
باستخدام التحرير الجيني CRISPR-Cas9 ، قام العلماء بتغيير الجنين المضيف عن طريق تعطيل الجينات المسؤولة عن تطوير عضو معين - على سبيل المثال ، البنكرياس. ثم يتم وضع الخلايا الجذعية لحيوان آخر (جرذ) مع جين البنكرياس النشط في الجنين. يتطور الجنين نفسه بشكل طبيعي تمامًا في جسم الأم البديلة ، باستثناء حقيقة أنه لديه بنكرياس أجنبي.
بالضبط نفس التجارب التي أجريت مع أعضاء أخرى في الفئران وكيميرا الفأر - العين والقلب. وجد العلماء أيضًا أن خلايا الفئران متعددة القدرات شكلت بشكل غير متوقع مثانة في جنين الفأر ، وهو عضو غائب في الفئران. وهذا يشير إلى أن الخلايا المانحة المتعددة القدرات تتأثر بشدة بالكائن المضيف وتستند إلى برامجها التنموية.
ومع ذلك ، لن يكون رفع عضو بشري في الخنزير أمرًا سهلاً. يهتم العلماء بعدد من الصعوبات التي تنشأ عند عبور الكائنات الحية المختلفة جدًا ، مثل البشر والخنازير. هذه الصعوبات غائبة عند نمو الأعضاء في الكائنات ذات الصلة وراثيا. على سبيل المثال ، في الشخص والخنزير ، تختلف فترة الحمل للجنين بشكل كبير (في الخنزير ، 112 يومًا).
ومع ذلك ، أجريت تجربة مع أعضاء بشرية في أجنة لحم الخنزير. بدأ إنشاء سلائف الأنسجة البشرية وتطويرها حتى عمر الجنين البالغ من العمر أربعة أسابيع ، على الرغم من أنه ليس بمعدلات نجاح مثل الفئران والفئران. نجا عدد قليل فقط من الخلايا - ومن الواضح أنها لم تتطور إلى شيء قابل للحياة. تم إيقاف التجربة لتقييم سلامة وفعالية التكنولوجيا.
عند زراعة الكيمراس على نطاق صناعي ، يمكن للناس أن يحلوا إلى حد كبير مشكلة نقص الأعضاء للزرع. يمكن تربية ملايين الخنازير عن طريق الكبد والبنكرياس والكليتين.
يدرك العلماء أن الهدف النهائي للبحث باستخدام الكيمراس قد يكون زراعة الأعضاء والأنسجة البشرية على نطاق صناعي ، لكن هذا احتمال بعيد جدًا. في السنوات القادمة ، يكون البحث في هذا المجال ذا أهمية نظرية وليس أهمية عملية. سيعطون فهمًا أفضل للتطور الجنيني البشري وسيساعدون في دراسة بعض الأمراض التي لا يمكن دراستها بطريقة أخرى.
نُشر العمل العلمي في 26 يناير 2017 في مجلة
Cell (doi: 10.1016 / j.cell.2016.12.036).
في المستقبل القريب ، سيستمر البحث إذا لم تمنعهم السلطات. في الآونة الأخيرة ،
احتجت المنظمات الدينية والعامة ذات الطبيعة المحافظة على مثل هذه التجارب.