تحقق روياي كارخانه سلول‌سازي

چندان اغراق نيست اگر بگوييم طرح تحقيقاتي كه دكتر كريم‌نيرنيا در دانشگاه نيوكاسل آغاز كرد و اكنون دانشگاه‌هاي‌هانوفر، بوتينگن، بن، كلن و دوسلدورف آلمان، سنگاپور، شانگهاي و اخيراً دانشگاه بوستون در آن مشاركت دارند، مي‌تواند انقلابي در عرصه پزشکي ايجاد كند
خبر ساخت سلول‌هاي جنسي از بافت مغز استخوان كه هفته گذشته در صدر اخبار علمي‌جهان قرار گرفت، تنها بخش كوچكي از سلسله پروژه‌هاي تحقيقاتي‌ دكتر نيرنياست كه در گفت‌وگو با همشهري آنها ‌را توضيح داده ‌است.
کريم نيرنيا در سال 1340 در شيراز به دنيا آمده و تحصيلات مقدماتي خود را تا ديپلم در همان شهر در رشته رياضي فيزيک به پايان رسانده و پس از قبولي در کنکور اعزام به خارج، به آلمان رفته و ليسانس و فوق‌ليسانسش را در رشته ژنتيک گرفته است.
او پس از كسب دکتري خود از دانشگاه بوتينگن آلمان، هم‌اکنون رييس مركز تحقيقات بيولوژي سلول‌هاي بنيادي دانشگاه نيوکاسل انگلستان است.
او تحقيقات بر روي سلول‌هاي بنيادي را از سال 1998 شروع كرده و نتايج آن را سال گذشته و امسال در مجلات معتبر علمي‌به چاپ رسانده است.
در حال حاضر دانشگاه‌هاي بسياري از جمله دانشگاه ‌هانوفر، بوتينگن، دوسلدورف، بن و کلن آلمان، دانشگاه سنگاپور، دانشگاه شانگهاي چين و دانشگاه بوستون به شش گروه تحقيقاتي كه در شهر نيوکاسل در اين طرح‌ها همکاري مي‌کنند، پيوسته‌اند.
در اين طرح حدود 60 محقق ارشد بر روي پروژه‌ها کار مي‌کنند و سرپرستي اين گروه‌ها به عهده دكتر نيرنياست.
ببينيد، من فقط مي‌توانم براي‌شما توضيح بدهم كه چه كرده‌ايم. بقيه‌اش به دريافت شما بستگي دارد. ما در بدن دو نوع سلول داريم، يکي سلول‌هاي سوماتيک، که کارهاي معمولي بدن را انجام مي‌دهند مانند سلول اعصاب، سلول‌هاي مغز، قلب و غيره. ديگري سلول‌هاي ژرمينال يا جنسي، که مسئوليت انتقال اطلاعات ژنتيکي از يک نسل به نسل بعد و توليد نسل جديد را دارند.
کار ما در چندين زمينه پيگيري مي‌شود. ابتدا تحقيقاتي را شروع کرديم تا ببينيم آيا امکان تبديل سلول‌هاي سوماتيک به سلول‌هاي جنسي وجود دارد يا نه. در اين قسمت ما دو تا پروژه را شروع کرديم.
پروژه اول راجع به اين بود که آيا ممکن است از سلول‌هاي بنيادي جنيني (embryonic stem cell)، سلول‌هاي اسپرم بسازيم كه در نهايت سال گذشته در موش‌هاي آزمايشگاهي چنين امري محقق شد و تحقيقات در آن قسمت را در مجله development of cell به چاپ رسانديم و آن هم بازتاب جهاني وسيعي داشت، زيرا براي اولين بار توانستيم يک اسپرم را در آزمايشگاه درست کنيم و از آن اسپرم، موش بارور شد و 6 بچه به دنيا آورد.
البته موش‌ها از لحاظ سلامت‌شان دچار مشکل بودند و ما هم اکنون در حال انجام تحقيقاتي هستيم که ببينيم مشکل آنها چه بوده است. اما در پروژه دوم به دنبال اين بوديم که آيا سلول‌هاي مغز استخوان که به عنوان يکي از سلول‌هاي بنيادي اصلي شناخته مي‌شوند مي‌توانند به سلول‌هاي جنسي تبديل شوند يا خير، که ما باز هم در موش‌هاي آزمايشگاهي نشان داديم که اين سلول‌ها قادر هستند به سمت سلول‌هاي اوليه اسپرم تمايز پيدا کنند. نتايج اين تحقيقات را هم در مجله lab investigation ارائه کرديم.
جديدترين تحقيقات ما که در حال حاضر در اکثر مطبوعات دنيا مي‌بينيد در مورد انسان است. ما سلول‌هاي بنيادي مغز استخوان را گرفتيم و نشان داديم که درصدي از اين سلول‌ها قادرند به سمت سلول‌هاي جنسي اوليه تمايز پيدا کنند. البته ما بايد بر روي اين پروژه هنوز کار کنيم و ببينيم که چرا تمايز اين‌ها متوقف مي‌شود و چه فاکتورهاي ديگري ما لازم داريم که اين‌ها را به سمت سلول جنسي اسپرم بالغ سوق بدهيم.
موش‌ها در اندازه طبيعي نبودند، يا جثه آنها بسيار کوچک بود و يا بزرگتر از حد معمول. موش‌هايي که کوچک‌تر بودند چند هفته‌اي بيشتر زنده نماندند و موش‌هاي بزرگتر هم دچار تومور و سرطان در بافت‌هاي مختلف شدند و پس از 4 يا 5 ماه مردند. ما در يکي از فازهاي تحقيقاتي به دنبال رفع اشکال در اين سيستم هستيم تا بتوانيم موش‌ها را کاملاً سالم به دنيا بياوريم و بزرگ کنيم.
البته بايد بگوييم که سلول‌هاي جنسي از جنين گرفته مي‌شود، يعني در واقع موش‌هايي که توليد شدند پدر نداشتند و از طريق سلول‌هاي جنسي اسپرم گرفته شد و در سلول تخمک زده شد و در نهايت با تلفيق آنها توانستيم که سلول جنيني را توليد کنيم.
دو مسئله مهم در انتقال اطلاعات ژنتيکي از نسلي به نسل ديگر وجود دارد. يکي ژن‌ها و ديگري نحوه انتقال ژن‌هاست. نحوه انتقال ديگر ارتباطي با خود ژن ندارد بلکه تنها چگونگي انتقال مورد توجه است که به اين‌گونه رد و بدل کردن اطلاعات اپي‌ژنتيک گفته مي‌شود.
در زمينه اپي‌ژنتيک مشخص شده که بعضي از ژن‌ها بايد از طريق پدر و بعضي از ژن‌ها بايد از طريق مادر انتقال يابند تا يک نوزاد سالم به دنيا بيايد.
در تحقيقات بر روي موش‌هايي که متولد شدند ديده شد که اطلاعات ژنتيکي درست است ولي نحوه انتقال يا همان اپي‌ژنتيک در زمينه اين اسپرم‌ها صد در صد مطابق با اسپرم‌هاي طبيعي نبودند و برخي از ژن‌ها به آن صورتي که در سلول اسپرم تغيير مي‌کنند، آن تغييرات خاص خود را نشان ندادند و من فکر مي‌کنم که در قسمت اپي‌ژنتيک و فاکتورهاي آن يک نکته اساسي است که بايد رويش کار شود تا ببينيم که چگونه مي‌شود نوزادهاي متولد شده حالت طبيعي خود را حفظ کنند و از سلامت کامل برخوردار شوند.
به تازگي در حال انجام تحقيقات بر روي ميمون هستيم، چون وضعيت توليدمثل ميمون‌ها خيلي شبيه انسان است. اين تحقيقات با همکاري چندين مرکز ديگر تا 6 ماه آينده آغاز خواهد شد.
به‌عنوان يکي از مزاياي مهم تحقيقات شما در رسانه‌ها به درمان ناباروري هم اشاره شده.
آمارها نشان مي‌دهد که حدود 10 درصد از زوجين نابارور هستند. از اين 10 درصد حدود 30 درصد مشکلات ناباروري در مردان، 30 درصد ناباروري در زنان و 40 درصد هم ناباروري از هر دو طرف است و اگر 20 درصد از سهم 40 درصدي زن و مرد را هم به ناباروري مردان اضافه کنيم خواهيم ديد که حدود 40 درصد از ناباروري به مردان بر مي‌گردد.
ناباروري در مردان چندين طيف دارد. برخي نمي‌توانند از سلول بنيادي اسپرم بسازند. در گروهي ديگر اسپرم وجود دارد ولي اسپرم‌ها نواقصي دارند که نمي‌توانند در پروسه توليد مثل موثر باشند که باز هم هر کدام از اين گروه‌ها دچار نواقصي هستند که در طبقه بندي‌هاي خاص ناباروري جاي مي‌گيرند ولي به طور کلي نيمي‌از مردان نابارور نمي‌توانند اسپرم توليد کنند. در روش ما از سلول مغز استخوان، سلول اوليه اسپرم ساخته مي‌شود.
يعني مرداني كه حتي يك اسپرم براي باروري ندارند، از اين روش سود مي‌برند.
نه، ما سلول مغز استخوان را در يک محيط آزمايشگاهي تبديل به يک سلول اوليه اسپرم مي‌کنيم و سپس اين سلول‌ها را به بيضه مردان باز مي‌گردانيم يا بهتر است بگوييم در بيضه مردان مي‌کاريم.
من قبلاً هم گفتم كه ما اين ادعا را نكرده‌ايم. اما مسئله اين است كه اولاً تحقيقات ما به همه مرداني که دچار سرطان هستند و براي معالجه شيمي‌درماني يا اشعه درماني مي‌شوند و سلول‌هاي جنسي خود را از دست مي‌دهند، به ويژه جوانان، كمك مي‌كند.
ما با استفاده از سلول‌هاي مغز استخوان آنها مي‌توانيم سلول‌هاي بنيادي اسپرم اوليه را توليد کنيم و در بيضه آنها بکاريم تا دوباره بارور شوند. از طرف ديگر در بعضي از مردان به دليل برخي بيماري‌هاي عفوني شايع مانند اوريون توانايي توليد مثل از بين مي‌رود كه با استفاده از اين روش مي‌توان دوباره آنها را بارور کرد.
اما نكته مهم‌تر از اين‌ها اين است كه ما در پروژه‌هاي اوليه به دنبال ساخت سلول بنيادي اسپرم از سلول‌هاي مغز استخوان رفتيم و حالا به دنبال حركت در جهت مخالف هستيم كه از سلول‌هاي اسپرم، سلول‌هاي مغز استخوان را توليد كنيم و در واقع اين پروژه دوم ما محسوب مي‌شود که در سال گذشته در مجلات علمي‌به چاپ رسيد.
ما در موش‌ها به خوبي نشان داديم که سلول‌هاي جنسي مي‌توانند تقريباً به تمامي سلول‌هاي اعضاي بدن تبديل شوند.
به عنوان مثال ما توانستيم از سلول‌هاي جنسي سلول‌هاي نخاع و اعصاب، سلول‌هاي قلب و سلول‌هاي خوني را بسازيم. توليد سلول‌هاي خوني براي درمان بيماري‌هاي سرطاني بسيار مؤثر است.
سلول جنسي چون قرار است اطلاعات ژنتيکي را انتقال دهد خصوصيتي دارد که نسبت به سلول‌هاي ديگر بدن از مواد ژنتيکي خود بهتر محافظت مي‌کند. در واقع يک سيستم کنترل بسيار قوي در بيضه وجود دارد که از اطلاعات ژنتيکي به خوبي محافظت مي‌کند.
از طرف ديگر سلول‌هاي جنسي تنها سلول‌هايي در بدن هستند که پير نمي‌شوند. به همين خاطر ما حدس زديم که اگر بتوانيم سلول‌هاي جنسي را جدا کنيم و آنها را به سلول‌هاي ديگر بدن تبديل کنيم، مي‌توانيم سلول‌هاي جوان ديگري را از بدن خود شخص درست کنيم مانند سلول‌هاي اعصاب.
پروژه دوم ما هم در همين راستاست و مي‌خواهيم از سلول‌هاي جنسي سلول‌هاي مغز استخوان بسازيم و اين سلول‌ها را به مغز استخوان برگردانيم تا بتوانند خون سالم درست کنند و مثلاً لوكمي‌را درمان کنيم.
يا مثلاً در قسمت اعصاب پارکينسون را مداوا کنيم، يا در قسمت‌هاي ديگر مانند ماهيچه، ميوتوني را معالجه کنيم و در اين صورت گستره عظيمي‌از بيماري‌ها را مي‌شود به وسيله سلول‌هاي خود شخص بيمار درمان کرد.
ما از ابتداي امسال با نمونه‌گيري از 6 داوطلب کارمان را شروع کرديم و مي‌خواهيم بفهميم که آيا مي‌توانيم اين سلول‌ها را به بقيه سلول‌ها انتقال بدهيم.
در مورد پروژه اول گفتيد که سلول مغز استخوان دوباره به بيضه مرد باز‌مي‌گردد تا در يک روش طبيعي نوزادي به دنيا آيد.
بله. يکي از قسمت‌هاي تحقيقاتي ما که خيلي هم به کلينيک نزديک است همين پروژه است. در بعضي از مردان سلول بنيادي در اندام جنسي دارند ولي اين سلول‌هاي بنيادي قادر نيستند که در بيضه همان افراد به سلول اسپرم تبديل شوند، به خاطر اينکه محيط رشد مناسبي در آنجا برايشان وجود ندارد.
يکي از راه‌هاي مقابله با اين مسئله اين است که ما بتوانيم آن سلول را از بيضه جدا کنيم و در يک محيط آزمايشگاهي رشد آنها را به سمت سلول اسپرم تحريک کنيم و پس از تحريک، مجدداً آنها را به بيضه برگردانيم.
اين طرح در دانشگاه نيوکاسل راي کميته اخلاق را گرفته و هم اکنون در حال تحقيقات بر روي اين مسئله هم هستيم.
به كميته اخلاق اشاره كرديد كه نكته مهمي‌است. خيلي‌ها مي‌گويند از اين مسير مطالعاتي مي‌شود سوءاستفاده‌هاي زيادي كرد.
از لحاظ تئوري اين امر به راحتي امکان پذير است. چون ما نشان داده‌ايم که سلول‌هاي مغز استخوان زنان نيز مي‌توانند تبديل به اسپرم شوند.
البته روي اين موضوع بايد بيشتر تحقيق شود تا ببينيم که اين سلول اسپرم ساخته شده تغييرات اپي‌ژنتيک خاصي نسبت به حالت عادي دارد يا خير. ولي در کل به صورت تئوري هم اين امکان وجود دارد.
بله. امکان دارد.
البته در هر صورت بايد مايوز (تقسيم سلولي) صورت بگيرد. در فرايند مايوز ما پديده اي داريم که کروموزوم‌ها با هم مخلوط مي‌شوند و به خاطر همين است که انسان‌ها يک‌سري از خصوصيات مادرشان را دارند و يکسري از خصوصيات پدرشان.
دقيقاً. زيرا آن نوزاد متولد شده هيچ تفاوت کروموزومي‌ با مادرش ندارد.
ببينيد، به احتمال بسيار زياد اين كودكان مشکل خواهند داشت. اولاً اين بچه حتماً دختر خواهد بود و آن دختر هم در آينده ديگر هيچ وقت نمي‌تواند پسري را به دنيا آورد.
از اين روش هيچگاه قادر نخواهيم بود که نوزاد پسر توليد کنيم و احتمال مشکلاتي در باروري نوزاد هم مي‌رود. احتمالاً آن نوزاد نابارور شود.
بله. ولي باز هم مشکل ديگري وجود دارد. مسئله‌اي به نام inbreeding depression كه يعني اگر يک مجموعه کوچکي همواره با يکديگر ازدواج کنند حتي اگر به صورت کاملاً طبيعي هم توليد مثل کنند پس از چندين نسل، نوزادان از لحاظ ژنتيکي و بدني بسيار ضعيف خواهند شد و اين خاصيت در تمامي ‌موجودات وجود دارد نه تنها در انسان.
به همين دليل هم ازدواج‌هاي فاميلي را منع مي‌کنند. زيرا در ازدواج‌هاي فاميلي مکرر ژن‌هاي ناقص در نسل‌هاي بعدي تجمع پيدا مي‌کنند. ما اين مورد را در موش‌هاي آزمايشگاهي به وضوح نشان داده‌ايم، با جفت‌گيري خواهر و برادران در موش‌ها، نسل‌هاي بعدي بسيار ضعيف و نابارور شده‌اند.
پس مي‌بينيم که طبيعت هم در اين مورد يک سري مرزهايي را قرار داده تا استفاده‌هاي سوئي از اين موضوع نشود.
بله. ما با همکاري گروهي ديگر نشان داديم که سلول‌هاي مغز استخوان مردان هم مي‌تواند به سلول تخمک تبديل شود. و در اين صورت يک مرد هم مي‌تواند بدون کمک يک زن باردار شود.
ما خيلي به ابعاد بد موضوع نگاه نکرده‌ايم. اما اصولاً من توليد مثل در انسان را تنها يک پديده بيولوژيک نمي‌بينم و به نظر من توليد مثل در انسان يکي از بزرگترين پديده‌هاي اجتماعي و اخلاقي است.
در تعاليم اسلامي‌ و حتي بسياري از اديان ديگر نيز بر اصول اين مسئله تأکيد شده و فرزندي که به دنيا مي‌آيد بايد هم مادر و هم پدر مشخصي داشته باشد و در يک خانواده رشد کند.
مسئله به وجود آمدن فرزند يک موضوع است که يک سري ابعاد بيولوژيک دارد ولي ما خودمان بايد يک سري ابعاد اخلاقي-اجتماعي را هم در نظر داشته باشيم و در واقع آن فرزند بايد هويت داشته باشد.
شما تصور کنيد که اگر ما بتوانيم از يک سلول جنيني، اسپرم توليد کنيم و با تلفيق آن با تخمک، نوزادي را به وجود آوريم آن بچه هنوز پدرش متولد نشده و فقط مادر دارد و اين موضوع هويت کاملي را به نوزاد نمي‌دهد.
قاعدتاً اين نوزاد هم در آينده که به بلوغ رسيد مي‌خواهد صاحب فرزند شود در صورتي که هيچ حسي نسبت به پدر و وجود چنين موجودي ندارد و بسياري از احساسات را نچشيده، پس نمي‌تواند فرزندي را به خوبي تربيت کند. اين مسائل ما را بر آن مي‌دارد که توليد مثل را تنها يک مسأله بيولوژيک نبينيم و مسائل اخلاقي را هم حتماً در نظر داشته باشيم.
ما اگر حرکت علمي ‌را انجام مي‌دهيم اکيداً به خاطر ساختن يک بچه در آزمايشگاه نيست.
اگر ما سلول‌هاي جنسي مي‌سازيم براي اين است که مي‌خواهيم روند توليد اسپرم را به صورت شفاف‌تري زير نظر داشته باشيم، زيرا فرايند توليد اسپرم در انسان يک روند بسيار طولاني دارد که از قبل از تولدش شروع مي‌شود و تا حدود 15 سال ادامه مي‌يابد و يا حتي در بعضي ار افراد يک پروسه 20 ساله را طي مي‌کند.
ما در تمام اين سال‌ها نمي‌توانيم اين فرايند را زير نظر بگيريم ولي با استفاده از محيط آزمايشگاهي اين فرايند را مي‌توانيم در عرض يک هفته ايجاد کنيم و مورد مطالعه قرار دهيم و بتوانيم ژن‌هايي را که در اين روند شکل مي‌گيرند را ببينيم.
از نتيجه اين تحقيقات هم مي‌توانيم بسياري از بيماري‌ها را به ويژه ناباروري را درمان کنيم.
يکي از کاربردهاي وسيع اين نوآوري در حيوانات است و شما در هر زمان که حتي يک جنين هم داشته باشيد مي‌توانيد از سلول‌هاي بنيادي آن، يک نوزاد ديگري را متولد کنيد و ديگر لازم نيست که چندين سال منتظر بمانيد تا آن حيوان بالغ شود.
بله. اگر سلول مغز استخوان آنها را داشته باشيم.
بله. ژوراسيک پارک واقعي را مي‌توان ساخت. يکي از گروه‌هاي ما هم اکنون در حال تحقيق بر روي ساخت سلول تخمک از سلول‌هاي مغز استخوان است و در بخش ديگري از تحقيقاتمان به دنبال اين هستيم که آيا امکان دارد که فقط با در دست داشتن خصوصيات و مواد ژنتيکي، اين مواد را به نحوي در سلول‌هاي بنيادي بزنيم و آنها را فعال کنيم و بعد از سلول‌هاي بنيادي فعال شده سلول‌هاي تخمک و اسپرم بسازيم.
در صورت تکميل اين تحقيقات هر حيوان منقرض شده‌اي را مي‌توان در آزمايشگاه به دنيا آورد.
نمي‌شود گفت ولي يک سري از پروژه‌هاي ما که از سلول‌هاي بنيادي خود بيماران، براي درمان ناباروريشان استفاده مي‌کنيم را شايد در 3 تا 5 سال آينده به اتمام برسانيم.
ما در قسمت اعصاب به نتايج بسيار خوبي رسيديم و نشان داده‌ايم که سلول‌هاي جنسي مي‌توانند به سلول‌هاي عصبي تبديل شوند و تحقيقاتمان را در چند ماه آينده منتشر خواهيم کرد. در اين صورت بسياري از بيماري‌هاي عصبي مانند پارکينسون درمان خواهند شد.
در قسمت سلول‌هاي خوني نيز به نتايج گران بهايي رسيديم و مي‌توانيم در آينده‌اي نه‌چندان دور از سلول‌هاي جنسي سلول‌هاي خوني هم بسازيم و بيماري‌هاي خوني زيادي را مي‌توان درمان کرد.
البته بايد بر روي تمامي ‌بيماري‌ها مورد به مورد تحقيق کنيم. اگر بتوانيم سلول درماني را با ژن درماني تلفيق کنيم يعني بتوانيم سلول‌هاي جنسي را جدا کنيم و آن ژني که در يك بيماري مثل تالاسمي‌ خراب است را مداوا کنيم و پس از درمان آن ژن سلول جنسي را تبديل کنيم به سلول مغز استخوان و به مغز استخوان شخص بازگردانيم توانايي درمان بيماري‌هايي مانند تالاسمي‌را خواهيم داشت. ترکيب ژن درماني و سلول درماني، نيروي بسيار خوبي را در اختيار رشته پزشکي خواهد گذاشت.
اتفاقاً در قسمت ديگر هم توانستيم سلول‌هاي جنسي را به سلول‌هاي قلب تبديل کنيم و در آزمايشگاه اين سلول‌ها از خود تپش نشان دادند و اميدواريم که خيلي از بيماري‌هاي قلبي را درمان کنيم.
بله. ما مشاهده کرديم که اکثر سلول‌هاي سرطاني در انسان‌ها و يا حيوانات خصوصياتي را مانند سلول‌هاي جنسي از خود نشان مي‌دهند مانند سرطان سينه.
تحقيقات بسيار مفيدي در اين مورد انجام داديم و توانستيم ژن‌هايي را پيدا کنيم که در سلول‌هاي جنسي هستند و در انواع سرطان‌ها اين سلول‌ها فعال مي‌شوند.
اين سؤال براي ما به وجود آمده که چرا سلول‌هاي سرطاني، سلول‌هاي بنيادي جنسي را توليد مي‌کنند و آيا شباهتي ميان سلول‌هاي سرطاني و سلول‌هاي جنسي وجود دارد؟ در صورت وجود اين شباهت بايد ببينيم که سلول‌ها سرطاني از کجا مي‌آيند، آيا از درون همان بافت مي‌آيند و يا از قسمت ديگري از بدن نشأت مي‌گيرند.
فکر کنم 5 سال خيلي کم است. اين طرح هنوز در مراحل تئوريک است.‪