ومن المتوقع أن تكون الطريقة الجديدة التي طوروها أداة غير مسبوقة في دراسة التطور الجنيني للثدييات
لمشاهدة شكل حياة جديد أمام أعيننا - يحاول العلماء في مجال علم الأحياء التطوري تحقيق هذا العمل الفذ منذ مائة عام. باستخدام طريقة جديدة طوروها، تمكن علماء معهد وايزمان للعلوم من تنمية أجنة الفئران خارج الرحم منذ المراحل الأولى من الحمل - مباشرة بعد تثبيت البويضة المخصبة في جدار الرحم - حتى المراحل المتقدمة. مراحل تكوين الأعضاء في الجنين. هذه الطريقة الجديدة التي نتائجها يتم نشرها اليوم في المجلة العلمية الطبيعةومن المتوقع أن تكون أداة غير مسبوقة في دراسة نمو الجنين وقد توفر رؤى جديدة حول العيوب الخلقية والتنموية ومشاكل الخصوبة المختلفة.
البروفيسور يعقوب حنا من قسم علم الوراثة الجزيئية في المعهد، يوضح أن الكثير مما نعرفه اليوم عن التطور الجنيني ينشأ بإحدى طريقتين: مراقبة التطور الجنيني لغير الثدييات - على سبيل المثال الأسماك أو البرمائيات - أو صورة مجزأة وجزئية لكائنات غير الثدييات. التطور الجنيني للفئران في مراحل مختلفة من الحمل. والسبب في ذلك هو أنه على عكس التطور الجنيني للأسماك أو الضفادع الذي يحدث خارج الجسم داخل بيض شفاف، فإن الرحم في الثدييات هو نوع من "الصندوق الأسود" الذي لا يسمح بالمراقبة المباشرة والمستمرة لتطور الحياة. على الرغم من المحاولات المتكررة منذ ثلاثينيات القرن العشرين، لتنمية الأجنة خارج الرحم من المراحل الأولية للنمو إلى المراحل المتقدمة، إلا أن هذه المحاولات لم تحقق سوى نجاح محدود، وكانت الأجنة النامية تميل إلى أن تكون غير طبيعية.
لمدة سبع سنوات، ومن خلال التجربة والخطأ والضبط الدقيق والاختبارات المتكررة، قام مختبر البروفيسور هناء المتخصص في الخلايا الجذعية الجنينية، بتطوير طريقة من مرحلتين تسمح بنمو أجنة فأر طبيعية خارج الرحم بدءًا من المراحل الأولى من الحمل - من المرحلة التي تكون فيها الأجنة مجرد كتلة موحدة من الخلايا المتطابقة حتى المرحلة التي يكون فيها جسم وأعضاء داخلية محددة بشكل جيد. "هذه المراحل هي الجزء الأكثر غموضا وإثارة للاهتمام في التطور الجنيني. والآن، باستخدام الطريقة الجديدة، يمكننا مراقبة هذه المراحل بالتفصيل وإجراء تجارب مختلفة لم تكن ممكنة من قبل"، يقول البروفيسور هناء.
في المرحلة الأولى، شارك الفريق البحثي بقيادة أليخاندرو أجيليرا، والدكتور برناردو أولداك، والراحلة الدكتورة رادا ماسارفا، والدكتورة نوا نوفيرستيرن والدكتور إيتاي مازا، طالب أبحاث سابق في مختبر البروفيسور هانا وباحث طبي حاليًا في قام مركز رمبام بتربية أجنة عمرها أيام قليلة - في مرحلة النمو حيث تكون مثل الكرات المكونة من 250 خلية جذعية متطابقة. وتمكن العلماء من جعل هذه الكرات تتجذر في وسط نمو خاص داخل وعاء مختبري، على غرار كيفية تجذرها في جدار الرحم. ومن خلال القيام بذلك، تمكنوا من محاكاة المرحلة الأولى من التطور الجنيني، والتي يتضاعف خلالها حجم الجنين، بينما يتمايز إلى ثلاث طبقات من الخلايا: الداخلية والمتوسطة والخارجية.
وبعد حوالي يومين - عندما دخلت الأجنة المرحلة التالية حيث تتطور الأعضاء المختلفة - تم نقلها إلى محلول مغذي في أكواب مختبرية صغيرة موضوعة على عجلات. وفي غياب تدفق الدم من الأم إلى المشيمة، سمحت حركة العجلات بالاختلاط المستمر للعناصر الغذائية في المحلول المحيط بالأجنة. بالإضافة إلى ذلك، حرص الباحثون على مراقبة وتنظيم كمية وضغط الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الأوعية المختبرية.
وللتحقق مما إذا كانت عمليات التطور خارج الرحم طبيعية، أجرى الفريق مقارنات دقيقة بين الأجنة التي تطورت خارج الرحم والأجنة التي تطورت في الرحم في نقاط زمنية مختلفة. اكتشف الباحثون أن عمليات النمو كانت متماثلة تمامًا في كلا المجموعتين. وفي وقت لاحق، تمكن الباحثون من تحديد الأعضاء النامية في الأجنة خارج الرحم باستخدام جينات الفلورسنت. إن نجاحك في هذا يبشر بالخير لإمكانيات البحث المستقبلية. يوضح البروفيسور هناء: "نعتقد أنه من الممكن حقن جينات أو عناصر أخرى في الأجنة التي تتطور باستخدام هذه الطريقة خارج الرحم، والحصول على نتائج تتفق مع ما يحدث في الرحم".
ويضيف: "إذا حصل الجنين على الظروف التي يحتاجها، فإن الشفرة الوراثية تدخل حيز التنفيذ وتحطم لبنة تلو الأخرى في سلسلة الدومينو لتطور الحياة". "كان هدفنا هو النجاح في إعادة إنتاج هذه الظروف، حتى نتمكن من مراقبة تأثير الدومينو في الوقت الحقيقي." ويوضح البروفيسور هناء أيضًا أنه من المتوقع أن تؤدي هذه الطريقة، من بين أمور أخرى، إلى تقليل استخدام حيوانات المختبر وخفض التكاليف وتسريع عمليات البحث في مجال علم الأحياء التطوري.
وفي دراسات المتابعة، في مختبر البروفيسور هناء، سيحاولون زراعة الأجنة خارج الرحم من المرحلة صفر وإنتاج أجنة صناعية من الخلايا الجذعية لهذا الغرض. وسيحاولون أيضًا تسخير الطريقة التي طوروها للتحقق من سبب عدم استيعاب العديد من حالات الحمل، وكيف تفقد الخلايا الجذعية طابعها تدريجيًا مع تقدم عملية التمايز، وما هي الظروف أثناء الحمل التي قد تؤدي إلى اضطرابات النمو.
وشارك في الدراسة أيضًا توم شاني، وشادي ترزي، وجوناثان بيرل، وفاليريا تشوجيفا، ود. منيف عياش، وشهد أشيوهي، وداوود شيبان، ونير ليفنات، ود. ليئور لاسمان، وسيرجي فيوكوف، وميري زاربيف من قسم الوراثة الجزيئية في الجامعة. معهد ؛ الدكتور يوناتان شتلزر، والدكتور يواه ريس، والدكتور سيفينغ تشينغ من قسم بيولوجيا الخلايا الجزيئية في المعهد؛ الدكتور يوسف عدي والدكتور هداس كيرين شاؤول من قسم البنى التحتية لأبحاث علوم الحياة في المعهد؛ د. نادر غانم وخان إتزكوفيتس من مركز رمبام الطبي؛ الدكتور شارون سلوموفيتش من التخنيون، ورعان شلومو من شركة أراد تكنولوجيز.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
