هل ستدخل الأجنة الاصطناعية في عصر الأعضاء الاصطناعية؟   

قام العلماء بتكرار العملية الطبيعية للتطور الجنيني للثدييات في المختبر حتى نقطة تطور الدماغ والقلب. باستخدام الخلايا الجذعية ، ابتكر الباحثون أجنة فأر اصطناعية خارج الرحم تلخص عملية التطور الطبيعية في الرحم حتى اليوم 8.5. هذه علامة فارقة في علم الأحياء التركيبي. في المستقبل ، سيوجه هذا دراسات حول الأجنة الاصطناعية البشرية ، والتي بدورها استطاع الدخول في تطوير وإنتاج الاصطناعية الأجهزة للمرضى الذين ينتظرون عمليات زرع الأعضاء. 

عادة ما يُفهم الجنين على أنه مرحلة نمو وسيطة في ظاهرة طبيعية متتابعة للتكاثر تبدأ من خلال لقاء الحيوانات المنوية بالبويضة لتشكيل الزيجوت ، الذي ينقسم ليصبح جنين، يتبعه بعد ذلك التطور إلى جنين ومولود جديد عند الانتهاء من الحمل.  

التطورات في الخلية الجنينية نقل نووي شاهد حالة تخطي خطوة إخصاب البويضة بواسطة الحيوانات المنوية. في عام 1984 ، تم إنشاء جنين من بويضة تم فيها إزالة نواتها الأحادية الصبغية الأصلية واستبدالها بنواة خلية جنينية متبرعة خضعت بنجاح لتكوين بديل لتلد أول خروف مستنسخ. مع إتقان نقل نواة الخلية الجسدية (SCNT) ، تم إنشاء النعجة دوللي في عام 1996 من خلية بالغة ناضجة. كانت هذه أول حالة لاستنساخ حيوان ثديي من خلية بالغة. كما أتاحت حالة دوللي إمكانية تطوير خلايا جذعية مخصصة. في كلتا الحالتين ، لم يتم استخدام الحيوانات المنوية ، ولكن البويضة (مع النواة المستبدلة) هي التي نمت لتصبح جنينًا. لذلك ، على هذا النحو ، كانت هذه الأجنة لا تزال طبيعية.  

هل يمكن تكوين الأجنة دون تدخل حتى البويضة؟ إذا كان الأمر كذلك ، فستكون هذه الأجنة اصطناعية إلى الحد الذي لا يتم فيه استخدام الأمشاج (الخلايا الجنسية). في هذه الأيام ، يتم إنشاء مثل هذه الأجنة (أو "تشبه الأجنة" أو الأجنة) بشكل روتيني باستخدام الخلايا الجذعية الجنينية (ESC) والمزروعة المختبر في المختبر.  

بين الثدييات ، تستغرق الفئران فترة قصيرة نسبيًا (19-21 يومًا) للتكاثر مما يجعل جنين الفأر نموذج دراسة مناسبًا. من الإجمالي ، تبلغ فترة ما قبل الزرع حوالي 4-5 أيام بينما الباقي 15 يومًا (حوالي 75٪ من الإجمالي) هي فترة ما بعد الزرع. لتنمية ما بعد الزرع ، يجب أن يتم زرع الجنين داخل الرحم مما يجعل الوصول إليه غير ممكن للمراقبة الخارجية. هذا الاعتماد على رحم الأم يفرض حاجزًا في التحقيق.    

كان عام 2017 مهمًا في تاريخ ثقافة أجنة الثدييات. اكتسبت الجهود المبذولة لإنشاء أجنة الفئران الاصطناعية دفعة عندما أظهر الباحثون بوضوح أن الخلايا الجذعية الجنينية لديها القدرة على التجميع الذاتي والتنظيم الذاتي المختبر لتكوين هياكل شبيهة بالجنين تشبه الأجنة الطبيعية بطرق مهمة^1,2. ومع ذلك ، كانت هناك قيود ناشئة عن رحمي الحواجز. إنه أمر روتيني لزراعة الجنين قبل الزرع المختبر لكن أي منصة قوية لاستنبات الرحم خارج الرحم لجنين الفأر بعد الزرع (من مراحل أسطوانة البويضات حتى تكوين الأعضاء المتقدم) لم يكن متاحًا. حدث اختراق لمعالجة هذا العام الماضي في عام 2021 عندما قدم فريق بحثي منصة ثقافية كانت فعالة للتطور بعد الزرع لجنين الفأر خارج رحم الأم. تم العثور على جنين نما على هذه المنصة خارج الرحم لتلخيص i بدقةن الرحم تطوير³. تغلب هذا التطور على حواجز الرحم ومكّن الباحثين من فهم التشكل بعد الزرع بشكل أفضل ، وبالتالي ساعد مشروع الأجنة الاصطناعية على الوصول إلى مرحلة متقدمة. 

الآن، أبلغت مجموعتان بحثيتان عن نمو جنين فأر اصطناعي لمدة 8.5 يومًا، وهو الأطول حتى الآن. كان هذا طويلاً بما يكفي للتمييز الأجهزة (مثل القلب النابض، الأنبوب المعوي، الطية العصبية، إلخ) قد تكون قد تطورت. وهذا التقدم الأخير رائع حقا.  

كما ورد في الخلية في الأول من أغسطس 1 ، أنتج فريق البحث أجنةًا اصطناعية للفأر باستخدام خلايا جذعية جنينية ساذجة (ESCs) خارج رحم الأم. لقد قاموا بتجميع الخلايا الجذعية ومعالجتها باستخدام منصة الاستزراع المطورة حديثًا لفترة طويلة خارج الرحم النمو للحصول على جنين كامل اصطناعي بعد المعدة مع مقصورات جنينية وخارجية. حقق الجنين الاصطناعي علامات بارزة في مرحلة 8.5 يوم من أجنة الفئران. تسلط هذه الدراسة الضوء على قدرة الخلايا الساذجة متعددة القدرات على التجميع الذاتي والتنظيم الذاتي ونمذجة جنين الثدييات بالكامل بعد عملية التذوق.⁴. 

في أحدث دراسة نُشرت في مجلة Nature في 25 أغسطس 2022 ، استخدم الباحثون خلايا جذعية خارج المضغة أيضًا لتوسيع إمكانات نمو الخلايا الجذعية الجنينية (ESC). قاموا بتجميع أجنة اصطناعية في المختبر باستخدام خلايا ESCs و TSCs و iXEN للماوس والتي تلخص التطور الجنيني الطبيعي الكامل للفأر في الرحم حتى اليوم 8.5. حدد هذا الجنين الاصطناعي مناطق الدماغ الأمامي والدماغ المتوسط ​​، وهيكل يشبه القلب النابض ، وجذع يتكون من أنبوب عصبي ، وبرعم ذيل يحتوي على أسلاف عصبية جلدية ، وأنبوب أمعاء ، وخلايا جرثومية بدائية. كل شيء كان داخل كيس خارج الجنين⁵. وهكذا ، في هذه الدراسة ، كان تكوين الأعضاء أكثر تقدمًا ولفتًا للنظر مقارنة بالدراسة التي تم الإبلاغ عنها في الخلية في الأول من أغسطس 1. ربما أدى استخدام نوعين من الخلايا الجذعية خارج الجنين إلى تعزيز القدرة التنموية للخلايا الجذعية الجنينية في هذه الدراسة. ومن المثير للاهتمام ، أنه تم استخدام الخلايا الجذعية الجنينية (ESCs) الساذجة فقط في الدراسة السابقة.  

هذه الإنجازات رائعة حقًا لأن هذه هي أبعد نقطة حتى الآن في الدراسات التي أجريت على أجنة الثدييات الاصطناعية. كانت القدرة على تكوين دماغ للثدييات هدفًا رئيسيًا للبيولوجيا التركيبية. إعادة تكوين العملية الطبيعية للتطور الجنيني بعد الزرع في المختبر يتغلب على حاجز الرحم ويجعل من الممكن للباحثين دراسة المراحل الأولى من الحياة التي عادة ما تكون مخفية في الرحم.  

على الرغم من القضايا الأخلاقية ، فإن الإنجازات التي تحققت في الدراسات على الأجنة الاصطناعية للفأر ستوجه الدراسات حول الأجنة الاصطناعية البشرية في المستقبل القريب والتي يمكن أن تؤدي إلى تطوير وإنتاج الأعضاء الاصطناعية للمرضى الذين ينتظرون عمليات الزرع.  

*** 

المراجع:  

1. هاريسون إس إي وآخرون 2017. تجميع الخلايا الجذعية الجنينية وغير المضغية لتقليد التطور الجنيني في المختبر. علوم. 2 مارس 2017. المجلد 356 ، الإصدار 6334. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aal1810  

2. Warmflash A. 2017. الأجنة الاصطناعية: نوافذ في تطور الثدييات. الخلية الجذعية. المجلد 20، العدد 5، 4 مايو 2017، الصفحات 581-582. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2017.04.001   

3. Aguilera-Castrejon، A.، وآخرون. 2021. مرحلة التطور الجنيني لفأر الرحم من مرحلة ما قبل المعدة إلى تكوين الأعضاء المتأخر. طبيعة 593 ، 119-124. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03416-3  

4. ترزي س. وآخرون 2022. ولدت أجنة اصطناعية بعد المعيدة خارج الرحم من الخلايا الجذعية السرطانية الساذجة للفأر. خلية. تاريخ النشر: 01 أغسطس 2022. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028 

5. أمادي ، ج. وآخرون 2022. تكمل الأجنة الاصطناعية معدة لعصابها وتكوينها العضوي. تاريخ النشر: 25 أغسطس 2022. Nature. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3 

***