در گونه هایی که تولید مثل جنسی دارند مانند انسان و موش، اسپرم نر با بارور کردن تخمک ماده، فرزندان را به وجود می آورد. تکنیک های لقاح مصنوعی برای هر دو نوع این سلول ها به اهدا کنندگان بستگی دارد. برای بررسی بیشتر در این زمینه، محققین ASHBi یک مطالعه ی جدید انجام دادند. این مطالعات نشان می دهد که سلول های بنیادی پر توان القایی موش می توانند به اسپرم های کار آمد، تمایز پیدا کنند و در نتیجه ما می توانیم شاهد تولید اسپرم از سلول های بنیادی پر توان القایی موش باشیم. این اسپرم ها برای تولید فرزندان سالم و بارور، با موفقیت مورد استفاده قرار گرفتند. این تحقیقات جامع ترین مدل برای تولید سلول های زایای نر در یک لوله آزمایش را نشان می دهند.
خب حالا داستان چیه؟
دانشمندان با مطالعه بر سلول های بنیادی پر توان القایی، در حال تلاش برای تولید تمام سلول های بدن از این نوع سلول ها هستند. سلول های مغزی، قلبی و کبدی تنها نمونه هایی از انواع سلول های ساخته شده از این سلول های بنیادی هستند. در حال حاضر به طور آزمایشی، از این سلول ها برای سلول درمانی روی بیماران استفاده می شود. با این حال، ساخت برخی از انواع سلول ها از سلول های بنیادی پر توان، به ویژه سلول های اسپرم، دشوار است.
بین انواع سلول ها، سلول های زایا بنا به دلایل بسیاری، منحصر به فرد هستند. برخلاف بقیه ی سلول ها که 46 کروموزوم دارند، سلول های زایا تنها 23 کروموزوم دارند. تخمک تمام کروموزوم هایش را از مادر و اسپرم همه ی کروموزوم های خود را از پدر دریافت می کند.
Mitinori Saitou، مدیر ASHBi و یکی از نویسندگان این مطالعه است. او می گوید: «سلول هایی که والدین به فرزندان خود منتقل می کنند عامل حفظ یک گونه و تکامل آن ها هستند.»
مراحل ساخت اسپرم از سلول های بنیادی پر توان القایی
دانشمندان گام های مهمی در تولید سلول های اسپرم از سلول های بنیادی پر توان القایی، حداقل برای موش ها، برداشتند. این فرایند به طور کلی به سه مرحله تقسیم می شود که به فرایند تکامل طبیعی شباهت دارد. ابتدا سلول های بنیادی به سلول های زایای اولیه تبدیل می شوند. سپس به سلول های بنیادی اسپرماتوگونی و در نهایت به اسپرم تمایز می یابند.
سلول های بنیادی اسپرماتوگونی به مردان این امکان را می دهند که برای تمام عمر اسپرم تولید کنند. تبدیل سلول زایای اولیه به سلول بنیادی اسپرماتوگونی در مرحله ی دوم، سخت ترین مرحله برای بازسازی در آزمایشگاه است.
آیا می توان سلول های بنیادی اسپرماتوگونی را از سلول های زایای اولیه در آزمایشگاه ساخت؟
این امر دشوار است، اما غیرممکن نیست. سلول بنیادی اسپرماتوگونی موش را می توان ساخت، اما ناکارآمد است. به همین دلیل Yukiko Ishikura، یکی دیگر از نویسندگان این مطالعه، به این نتیجه رسید که فرآیند تمایز باید بهینه سازی شود.
او می گوید : «این سلول ها در بدن موش بسیار کند تمایز می یابد و میزان تولید اسپرم از سلول های بنیادی اسپرماتوگونی کم است.»
روش تحقیقاتی این تیم
Saitou و همکارانش با استفاده از سلول های بنیادی پر توان القایی موش، سلول های زایای اولیه را تهیه کردند. بیش از 10000 مورد از آن ها را در 8 شرایط مختلف مورد بررسی قرار دادند. آن ها تحقیقات خود را با روش بازسازی بیضه، انجام دادند.
این تیم تحقیقاتی تایید کردند که سلول های بنیادی اسپرماتوگونی دارای چندین ویژگی مشترک با سلول های بیضه های موش هستند. ویژگی های مشترک شامل بیان ژن های کلیدی، اپی ژنتیک و تنظیم مثبت ناپایدار رتروترانسپوزون ها است.
بررسی ویژگی های مشترک
تنظیم رتروترنسپوزون، مکانیسمی است که اثرات رتروترانسپوزون ها را بر روی ژن های کلیدی با تنظیم تکرار تصادفی کنترل می کند. در این تحقیقات کنترل رتروترانسپوزون ها دوباره انجام شد.
ویژگی اپی ژنتیک یکسان نیز، عاملی بسیار مهم و حیاتی است. به دلیل این که ژن ها از DNA ایجاد می شوند، بیان آن ها به عوامل اپی ژنتیک مثل متیلاسیون DNA بستگی دارد. سلول های زایا الگو های متیلاسیون DNA تمایز یافته ای را در طول رشد خود نشان می دهند. این الگوها به خاطر توانایی آن ها در تولید فرزندان بسیار مهم و حائز اهمیت هستند.
نتیجه گیری
محققان سلول های بنیادی اسپرماتوگونی را در آزمایشگاه به بیضه های موش تزریق کردند، جایی که سلول ها به اسپرماتید ها تبدیل شوند. سپس اسپرماتید ها را جمع آوری کرده و برای رشد جنین، به تخم ها تزریق کردند. پس از آن از جنین ها برای بارور کردن موش ها استفاده کردند که در ادامه فرزندان سالم با توان باروری به وجود آمدند. محققان این آزمایشات را برای تایید رفتار یکسان سلول های بنیادی اسپرماتوگونی و سلول های طبیعی بدن انجام دادند.
این یافته ها جامع ترین بازسازی از رشد سلول های زایای نر با استفاده از سلول های بنیادی پر توان القایی را ارائه می کنند.
آقای Saitou میگوید: «این اولین مطالعه، برای بازسازی اسپرم کارآمد از سلول های بنیادی پر توان القایی موش در یک لوله آزمایش است. این مطالعات فرصت های جدیدی را برای تمایز سلول های زایای نر فراهم می کند.»
منبع:
- Yukiko Ishikura, Hiroshi Ohta, Takuya Sato, Yusuke Murase, Yukihiro Yabuta, Yoji Kojima, Chika Yamashiro, Tomonori Nakamura, Takuya Yamamoto, Takehiko Ogawa, Mitinori Saitou. In vitro reconstitution of the whole male germ-cell development from mouse pluripotent stem cells. Cell Stem Cell, 2021; DOI: 10.1016/j.stem.2021.08.005
ترجمه: مهسا صیدی | ویراست و تولید محتوا: نفیسه مظفری
بیشتر بخوانید: درمان جدید دیابت نوع یک با کمک سلول های بنیادی
