رشد دادن عضوهای پیوندی بر حسب سفارش

یک جنین موش خانگی اصلاح شده ژنتیکی با موفقیت یک قلب در حال تپش را از سلول های بنیادی موش صحرایی رشد داد.
CHIMERA: SALK INSTITUTE
 
بیش از 100000 نفر در ایالات متحده نیاز به پیوند عضو دارند ، اما تقاضا همیشه از عرضه بیشتر است. به طور متوسط در این کشور در سال 2016 هر روز20 نفر به این علت درگذشتند که عضوها در دسترس نبودند و این به رغم اهداهای ثبت شده سالانه بیش از 33000 تایی بوده است.
 
پزشکان راهکارهای بسیاری را برای تشویق اهدای عضو از جمله پرداخت وجه پیشنهاد داده اند. اما دانشمندان به دنبال جای دیگری برای تأمین بهتر عرضه هستند. اکنون به لطف پیشرفت های مهندسی ژنتیک ، پیچش جدیدی در استفاده از حیوانات برای پیوند ، نوید بخش است. از دهه 1960 ، تعداد انگشت شماری از بیماران اندام حیوانی دریافت کرده اند – پیوندهای غیر همگون از هر چیز ، از کبد یک عنتر گرفته تا یک قلب کامل شامپانزه. اما بسیاری از بیماران فوت کردند زیرا سیستم ایمنی بدن آنها پیوند را رد کرد.
 
هیرومیتسو ناکااوچی ، یک پزشک و متخصص ژنتیک در دانشگاه استنفورد ، در تلاش برای زرنگتر بودن از تکامل ، راه حلی برای این مشکل ایمنی پیشنهاد کرد: به جای پیوند اندام حیوانات ، دانشمندان می توانند یک اندام انسانی سفارشی را در یک حیوان رشد دهند. با افزودن سلول های بنیادی خود یک بیمار به یک جنین مهندسی شده حیوانی ، ناکااوچی و دیگران امیدوار بودند که اندام جدید و سالمی را برای پیوند آماده کنند.
 
 
ناکااوچی اولین کسی بود که نشان داد که ایده رشد اندام یک گونه در بدن گونه دیگر حتی از لحاظ عملی ممکن است ، و برای اولین بار بین موش های خانگی و موش های صحرایی در سال 2010 این کار صورت گرفت. یک گروه تحقیقاتی دیگر در سال 2017 سلول های انسانی را در خوک پرورش داده و اثبات دیگری از این اصل را ارائه داد. ناکااوچی به تازگی پروسه اش را در نشریه مرور سالانه سلول و زیست شناسی توسعه‌ای مرور کرده است.  ما با وی صحبت کردیم.
 

یک چند یاخته‌ای غیر متشابه ارگانیسمی است دارای سلول هایی از دو فرد که از نظر ژنتیکی متفاوت هستند. ساده ترین چند یاخته‌ای غیر متشابه برای درک ، کسی است که پیوند قلب یا پیوند مغز استخوان دارد: این بیمار سلول های بدن شخص دیگری را در بدن خود دارد. بنابراین آنها چند یاخته‌ای‌های غیر متشابه هستند. هدف نهایی من ساختن اندام های انسانی است ، و برای همین ، ما در ابتدا سعی در ساختن چند یاخته‌ای‌های غیر متشابه حیوانی داریم.
 

ما اساساً سلول های بنیادی انسان را با جنین حیوانی و در میانه آن برخی مهندسی های ژنتیکی مخلوط می کنیم. ایده این است که اگر بدانیم آنچه ژن ها برای آن کد خورده اند را چگونه کنترل کنیم ، باید بتوانیم اندام هایی را از طریق نقشه های ژنتیکی شخص تولید کنیم.
 
حدود 25 سال پیش ، من کار با سلول های بنیادی خونساز را شروع کردم ، که سلول هایی هستند که می توانند انواع سلول های خونی شما را بسازند. در آن زمان ، آنها تنها سلول های بنیادی‌ای بودند که از آنها چیزهای زیادی می دانستیم زیرا در پیوند مغز استخوان مورد استفاده قرار می گرفتند. من هنوز هم از آنها استفاده می کنم. من فکر می کردم اگر مکانیسم عملکرد این سلول ها را مطالعه کرده و درک کرده باشیم ، ممکن است با استفاده از نقشه ژنتیکی خود یک بیمار ، اندام هایی از یک سلول واحد تولید کنیم.
 
در پیوندهای مغز استخوان ، گیرنده ابتدا باید تحت تابش قرار گیرد تا سلول های بنیادی خونسازش برداشته شود. این ، به اصطلاح ، myeloablation   نامیده می شود ، و بدون آن ، شما واقعاً نمی توانید سلول های بنیادی را پیوند بزنید. مانند اتاق یک هتل است: مگر اینکه میهمانان قبلی آن را ترک کنند و اتاق خالی باشد ، شما نمی توانید مهمان دیگری بگیرید.
 

دقیقاً. صادقانه بگویم ما هنوز نمی دانیم که این چگونه کار می کند ، اما بدون تابش و خالی کردن آن به اصطلاح تورفتگی برای ایجاد یک فضای باز ، شما واقعاً نمی توانید سلول های بنیادی اهدا کننده را پیوند بزنید. این بسیار شگفت انگیز است ، و این یکی از جزئیات مهم برای آزمایش های من است.
 
اگر فقط سلول های بنیادی را درون یک جنین حیوانی عادی قرار دهیم ، ایده ما مؤثر نخواهد بود زیرا هیچ مکان تورفتگی بازی در جنین وجود ندارد – آن جنین هنوز هم همه ژن های خود را دارد تا اندام های خود را به جای اندام های دیگری بسازد. بنابراین کل چند یاخته ای غیر متشابه مخلوطی از سلول های هر دو فرد خواهد بود. به جای پیوند اندام حیوانات ، دانشمندان می توانند یک اندام انسانی سفارشی را در یک حیوان رشد دهند. اما اگر از نظر ژنتیکی جنین را طوری تعدیل کنیم که نتواند ، به عنوان مثال ، کلیه های خود را بسازد فضایی برای اطلاعات ژنتیکی فرد دیگر فراهم می شود تا کلیه ها را بسازد. این همان ایده بود: فضایی را برای یک اندام خاص در جنین حیوانی آماده کنید ، جنین را با سلول های بنیادی انسان ترکیب کنید تا یک چند یاخته ای غیر متشابه ایجاد شود ، بگذارید رشد کند و یک اندام ساخته شده از سلول هایی از منبع مورد نظر خود – بیمار – به دست آورید.
 

ما معمولاً از جسدها پیوند نمی کنیم زیرا عضو بلافاصله پس از مرگ تمایل به آلوده شدن به باکتری ها دارد. احتمالاً می دانید که اگر بیماری دچار مرگ مغزی شده باشد ، جراحان پیوند قلب در حالی که قلب هنوز در حال تپش است ، آن را بیرون می کشند. آنها منتظر نمی مانند ، زیرا در آن صورت قلب شروع به زوال می کند.
 
منبع: نسل شناس هیرومیتسو ناکااوچی و جِرِمی رِهم