رشد اسپرم در سلول‌های بنیادی
مجله علمی ایلیاد - گروهی از دانشمندان در کشت سلول‌های بنیادی جنینی، سلول‌های اسپرم موش را رشد داده‌اند. به طور کلی، سلول‌های بنیادی جنینی می‌توانند، تبدیل به هر نوع سلولی در بدن انسان شوند؛ اما تبدیل آنها به نوع سلولی که هدف دانشمندان است، کار آسانی نیست. سال‌ها است محققان سعی کرده‌اند سلول‌های بنیادی را در آزمایشی به اسپرم تبدیل کنند و به موفقیت اندکی رسیده‌اند. حال، محققان چینی ادعا کرده‌اند که آنها نه تنها موفق شده‌اند در کشت سلول‌های جنینی، سلول‌های شبه اسپرم رشد دهند؛ بلکه آن سلول‌ها تخمک را نیز بارور ساخته و باعث تولد فرزندان سالم شده است.
آنها معتقدند این فرآیند می‌تواند نخستین گام در جهت درمان نازایی مردان و همچنین روشی بهتر برای مطالعه روی موارد نازایی و حتی منشاء سرطان بیضه و برخی تغییرات ژنتیکی باشد.
اسپرم از کجا می‌آید؟
در رحم، جنین بارور شده، لایه‌ای خارجی به نام «اپی بلاست» تشکیل می‌دهد که از سلول‌های بنیادی جنینی ساخته می‌شود. این موارد شامل لایه‌های سفیدی از بافت سلولی با توانایی تبدیل شدن به هر نوع سلولی در بدن، بسته به این که چقدر بخش‌های مختلف ژنوم را نشان می‌هد. ماده‌ای شیمیایی به نام «سیتوکین» به همراه محیط فیزیکی، نوع سلولی که این سلول‌ها به آن تبدیل خواهند شد را تعیین می‌کنند.
تا هفته‌ی دوم رشد، برخی از آنها به سلول‌های جنسی اصلی تبدیل می‌شوند، سلول‌هایی که نهایتاً تبدیل به تخمک یا اسپرم خواهند شد. اگر جنین مذکر باشد، هر سلول جنسی اصلی برای تولید دو سلول به نام «اسپرماتوگونی»، تقسیم می‌شود. سپس منتظر می‌مانند. سال‌ها بعد، زمانی که بلوغ فرا می‌رسد، هورمون‌ها اسپرماتوگونی‌ها را فعال می‌کنند و هر کدام برای تشکیل سلول‌هایی به نام «اسپرماتوزن‌ها» تقسیم می‌شوند. تا این زمان، تمامی سلول‌ها، از سلول‌های بنیادی تا اسپرماتوزن‌ها به روش «تقسیم میتوز»، تقسیم شده‌اند. تقسیم میتوز نوعی از تقسیم سلولی است که در آن دو سلول جدید، دقیقاً همسان با سلول اصلی با ۲۳ جفت کروموزوم به وجود می‌آید.
اسپرماتوزن‌ها کار متفاوتی انجام می‌دهند. آنها با فرآیندی که میوز نامیده می‌شود، سلول‌ها را تقسیم می‌کنند. میوز دو مرحله دارد و با چهار سلول به نام «اسپرماتید» ختم می‌شود. اسپرماتیدها ترکیب‌های متفاوتی از مواد ژنتیکی سلول اصلی دارند. هر سلول، تنها ۲۳ کروموزوم دارد نه ۲۳ جفت. اسپرماتوئید نیمی از اطلاعات ژنتیکی مورد نیاز برای یک اندام جدید را دارد؛ زمانی که این سلول با تخمک ترکیب می‌شود، تخمک بارور با ۲۳ جفت کروموزم، یک جفت از پدر و یک جفت از مادر، به‌وجود می‌آورد.
چند گروه تحقیقاتی در گذشته با استفاده از فرآیندی مشابه، موفق به کشت سلول‌های بنیادی جنینی شده‌اند؛ اما گروه «کوانژو» نخستین گروهی است که در یک ظرف اسپرم، شبه سلولی تولید کرد که برای تولید نوزادان موش سالم، می‌تواند تخمک را بارور سازد و همچنین برای تولد نسل بعدی، رشد یافت. آنها دستاوردهایشان را در مجله‌ی Cell Stem Cell منتشر کردند.
مطالعه‌ی قبلی، نوزادی زنده به وجود آورد؛ اما آنها ناهنجاری‌های رشدی داشتند و نمی‌توانستند تولید مثل کنند. طبق اظهارات نویسنده‌ی همکار مقاله، «ژیانگ ژائو»، تفاوت مطالعات پیشین این است که هیچ راهی برای اطمینان یافتن از این که سلول‌ها طی تقسیم میوز، مواد ژنتیکی را به درستی به دو نیم تقسیم کرده‌اند، وجود نداشت. این مطالعه، نخستین مطالعه‌ای بود که در آن محققان توانستند ثابت کنند که سلول‌ها تک تک مراحل کلیدی میوز را پشت سر گذاشته بودند و طی این فرآیند، هر سلول تعداد صحیحی کروموزم در مکان‌های درستش داشت.
ژائو می‌گوید: «ما گمان می‌کنیم در مطالعه‌مان فرآیند میوز آزمایشگاهی صحیح، فرزند را سالم و بارور ساخت.»
برای رسیدن به این هدف، دانشمندان با سلول‌های بنیادی جنینی موش شروع کردند؛ سپس آنها را به درون مخلوطی از مواد شیمیایی به نام «سیتوکین‌ها» تزریق کردند که معمولاً به برخی سلول‌های اپی بلاست نشانه‌هایی می‌دهند تا از سلول‌های جنسی اصلی، متمایز شوند. در پاسخ، کشت‌های سلولی تقسیم شدند و از چیزی که بسیار شبیه سلول‌های جنسی اصلی به نظر می‌رسید، متمایز شدند.
آنها کشت سلولی را با کشتی از سلول‌های بیضه‌ی موش‌ها ترکیب کردند که از نظر ژنتیکی برای تولید نکردن اسپرماتوسیت‌ها طراحی شده بودند. یک‌بار محققان ترکیب جدیدی از سیتوکین‌ها و هورمون‌های شبیه «تستسترون» را معرفی کردند؛ نتیجه این بود که سلول‌ها محیطی بسیار شبیه بیضه‌ی موش داشتند. در آن محیط، آنها میوز را تحمل و تولید کردند. محققان نتایج نهایی را به جای فقط اسپرم، «سلول‌های شبه اسپرماتید» نامیدند. سلول‌های رشد داده شده در آزمایشگاه، همان مواد ژنتیکی را دارند که اسپرم معمولی دارد و همچون آنها رفتار می‌کنند؛ اما آنها کمی متفاوت به نظر می‌رسند؛ مثلاً دم ندارند. بنابراین به منظور بارور ساختن سلول تخمک، سلول‌های شبه اسپرم می‌بایست درون تخمک تزریق شوند.
ژائو می‌گوید: «هنوز تفاوت‌های واضحی بین سلول‌های شبه اسپرم و اسپرم موجود در بدن وجود دارد. سلول‌های شبه اسپرم همانند اسپرم درون بدن قادر به حرکت نیستند و شکل آنها نیز متفاوت است.»
تحقیقات بیشتر در پیش‌رو
محققان امیدوارند دلیل اصلی نازایی مردان را حل کنند؛ اما زمانی طول خواهد کشید تا آنها برای انجام آزمایش روی انسان آماده شوند. اظهارات ژنتیکی مورد نیاز برای ایجاد سلول جنسی اصلی در موش، اندکی متفاوت از نوع انسان است. محققان پیش از آنکه بتوانند به جلو حرکت کنند، سوالات بیشتری دارند که می‌بایست پاسخ دهند.
همچنین مسائل اخلاقی شدیدی در زمینه‌ی کار با سلول‌های بنیادی جنینی انسان وجود دارد. ژائو و همکارانش انتظار دارند روش‌شان همچنین در مورد سلول‌های بنیادی بزرگسالان چاره‌ساز باشد؛ اما آنها هنوز می‌بایست نمونه‌ها را در مقیاس آزمایشگاهی ثابت کنند. این گروه چهارچوبی زمانی برای انجام آزمایش‌ها و بررسی‌های مورد نیاز در مورد انسان تعیین نکرده است؛ اما همچنان در حال حرکت به سمت جلو هستند. ژائو می‌گوید: «ما در تلاش برای حرکت به سمت مطالعه روی نخستی‌سانان هستیم و امیدواریم به نتایج مشابهی دست یابیم.»
نوشته: ک. ن. اسمیت
ترجمه: مینا آذری - مجله علمی ایلیاد