وضعیت جسمی رویانا با گذشت زمانی حدود یک هفته رضایتبخش است. نفس کشیدنش طبیعی و از نظر قلب هم مشکل خاصی ندارد، حتی تعداد ضربان قلب این بره کوچولو که پیام آور پیوستن ایران به زمره ۸ کشور در دنیاست که به فناوری کلونینگ دست یافته اند، در حد طبیعی است.
حال عمومی رویانا بسیار خوب است و به طور مرتب و البته به صورت دستی ، شیر می نوشد و راه می رود. تولد این گوسفند شبیه سازی شده هدیه بزرگی به جامعه علمی ایران و البته دنیا محسوب می شود و می رود تا در ادامه ، راهگشای پژوهشگران ایرانی در استفاده از تکنیک های شبیه سازی و سلولهای بنیادی برای درمان بیماری ها در کنار تولید حیوانات ترانس ژنتیک باشد. با ما گذری داشته باشید بر تحقیقاتی که در کمتر از ۳ سال در کشور، چنین پرافتخار به بار نشسته است. کلونینگ (شبیه سازی) به معنی تولیدمثل به روش غیر جنسی از افراد انتخاب شده به گونه ای است که نسل ایجاد شده از آنها از نظر محتوای ژنتیکی همتای والد خود باشد. در واقع کاملا شبیه همتای خود است.
اساس کلونینگ ، انتقال هسته سلول (پیکری یا بنیادی) به تخمک بدون هسته است. فرآیند انتقال هسته شامل ۲ قسمت است : ۱- خروج هسته از تخمک ۲- جایگزین کردن آن به وسیله سلول دهنده این تکنیک برای اولین بار سال ۱۹۳۸میلادی به وسیله ، هانس اسپمن که با بستن رشته ای مو به دور سلول تخم بارور شده سمندر، آن را به ۲ قسمت ، یکی شامل هسته و دیگر شامل سیتوپلاسم تقسیم کرد، انجام شد. پس از آن که بخش بدون هسته (سیتوپلاسم) ۴ بار تقسیم شده جنین ۱۶ سلولی را ایجاد کرد. اسپمن حلقه مویی را باز کرده و به این ترتیب هسته مجدد به داخل سیتوپلاسم بازگشت ، تقسیم سلولی مجدد آغاز شد و این بار با بستن مجدد حلقه مویی ، جنین ایجاد شده به ۲جنین تقسیم شد. نتیجه نهایی ، ایجاد سمندرهای دو قلوی همسان بودند. ۱۴ سال بعد در سال ۱۹۵۲، توماس کینگ و بریجز موفق شدند از گونه ای قورباغه امریکایی ، برای انجام فرآیند خروج هسته استفاده کنند. سال ۱۹۶۲ جان گردون توانست گونه ای دیگر از قورباغه را با استفاده از هسته سلول کاملا تمایز یافته روده شبیه سازی کند. اصطلاح کلون در سال ۱۹۶۳به وسیله هالدانس وارد فرهنگ لغات زیست شناسی شد.
مشکلات بسیاری در راه کلونینگ پستانداران وجود داشت تا آن که محققان اسکاتلندی توانستند گوسفند کلون شده به نام دالی (Dolly)را تولید کنند. به این ترتیب آنچه در ذهن محققان و دانشمندان غیرممکن نشان می داد، امکان پذیر شد و کلونینگ آرام آرام مسیر ترقی و پیشرفت خود را طی کرد.
انواع و اهمیت کلونینگ
۲ نوع کلونینگ وجود دارد: کلونینگ تولید مثلی که باهدف بقای نسل و دارا شدن فرزندی همتای والد (از نظر محتوای ژنتیکی) صورت می گیرد. این روش هم از لحاظ علمی و هم اخلاقی مخالفان بسیاری دارد. در این روش از سلول سوماتیک یا پیکری (سلول بالغ غیرجنسی) برای انتقال هسته استفاده می شود.
کلونینگ درمانی که هدف اصلی آن به دست آوردن سلول بنیادی جنینی است که بتوان از آن در درمان ناتوانی ها و بیماری ها (بخصوص بیماری های تحلیل برنده) استفاده کرد. اگر چه این روش سعی دارد در جهت حل مشکلات و بیماری ها گام بردارد، اما به دلیل آن که چنین سلول بنیادی از بیمار گرفته شده و لازمه به دست آوردن این سلول از میان بردن جنین کلون شده است ، هنوز مخالفانی دارد. این روش قادر است برای بیمارانی که از مشکل خاص بافتی رنج می برند یا آنان که به پیوند اعضائ نیاز دارند، بافت مناسب را فراهم کند. می توان بیماری های کشنده ای که اندام های داخلی ، سلولها و بافتها را تحت تاثیر قرار می دهند با کلونینگ درمانی بهبود بخشید. این تکنیک سعی دارد موجبات بهینه سازی زمینه های طبی را فراهم کند، به گونه ای که علم پزشکی زندگی سالمتر، ایمن تر و با رفاه بیشتر را برای انسان ها بخصوص برای بیمارانی که از بیماری جدی یا ناتوان کننده رنج می برند به ارمغان آورد.از آنجا که سلول بنیادی (سلولهای تمایز نیافته ای هستند که تحت شرایط مناسب دارای توانایی تمایز به انواع سلولهای بالغ هستند) چند ظرفیتی است ، به نظر می رسد کلونینگ با استفاده از چنین سلولهایی برای به دست آوردن بافتها یا اندام های دچار مشکل ، بتواند چشم اندازی روشن از آینده ای زیباتر، برای این بیماری فراهم کند.
واقعیت آن است که کلونینگ درمانی هیچ گاه ادعای اهدای زندگی مجدد، نو و تازه به انسان را نداشته و ندارد. این تکنیک تنها ادعا می کند. یکی از انواع کلونینگ درمانی ، پیوند عضو از گونه ای دیگر است. در این روش حیوانی را کلون کرده ، به طریقی که بتوانیم از بافتهایش برای پیوند اعضائ در انسان استفاده کنیم. از سویی دیگر، با تغییرات دلخواهی که در ژنوم (ماده ژنتیکی) آن ایجاد می کنیم ، قادر خواهیم بود میزان پس زدن پیوند را نیز به حداقل برسانیم.
در سال ۲۰۰۲ میلادی ، محققان توانستند ۴خوک را به شکلی کلون کنند که بتوانند برای پیوند اعضائ به کار گرفته شوند، ضمن این که از واکنش حاد رد پیوند جلوگیری شود. اگرچه ابتدای کار، ورود کلونینگ درمانی از نوع پیوند عضو از گونه ای دیگر، به قلمروی پزشکی غیرممکن نشان می داد، اما اکنون این روش به اندازه ای قدرتمند به نظر می رسد که خارج از مرزهایی که پیش از این طب را محدود کرده بود، فعالیت کرده و امیدوار است که خدمت ارزنده ای را به بشریت تقدیم کند.
کاربردهای کلونینگ
کاربرد در علوم پایه: یکی از کاربردهای شبیه سازی در بیولوژی یا زیست شناسی تکوینی است که در آن بدقت ، روند تکوین جنین بررسی می شود و با بررسی تمایززدایی از سلولها، تشخیص روند تشکیل سلولهای تمایز یافته مشخص خواهد شد.
کاربرد در درمان: تولید جنین کلون تا مرحله بلاستوسیت (مرحله ۱۶ سلولی) به منظور تولید سلولهای بنیادی جنینی که سلولهایی با توانایی بالا برای تبدیل به بافتهای مختلف و تکثیر نامحدود هستند. این مساله برای درمان بیماری ها انجام می گیرد تا روند درمان به صورت بهینه انجام شود، زیرا کاربرد سلولهای بنیادی جنینی در مقایسه با سلولهای بنیادی بزرگسال با توجه به پرتوانی آنها ارجح است.
کاربرد اقتصادی: عمده ترین کاربردهای کلونینگ از نظر اقتصادی در شبیه سازی حیوانات مزرعه متبلور می شود که عبارتند از:
۱- تکثیر صفات ممتاز طبیعی: گاوی را در نظر بگیرید که به صورت طبیعی واجد صفتی است که از نظر اقتصادی برای دامپروری جالب توجه است ، مثل تولید شیر بالا. اگر با کمک تولیدمثل طبیعی از این گاو، گوساله هایی تولید شوند به دلیل اختلاط ژنتیکی ممکن است فرزندان آن رکورد تولید شیری معادل مادر خود نداشته باشند، ولی چنانچه با کمک کلونینگ اقدام به تکثیر آن کنیم واضح است که گاوهای متعددی با این صفت ممتاز را همیشه خواهیم داشت یا یک اسب قهرمان را می توان با این تکنیک تکثیر کرد.
۲- تکثیر صفات مصنوعی: در توضیحات بالا، هدف ما محدود به صفات ممتاز طبیعی بود، بدون آن که امکان دخل و تصرفی در آنها وجود داشته باشد، در حالی که دانشمندان امروزه قادرند با کمک مهندسی ژنتیک تغییرات دلخواه خود را در سلولها ایجاد کنند ؛ به عنوان مثال گوسفند یا بزی ایجاد کنند که در شیر آن آلبومین یا انسولین انسانی وجود داشته باشد و صدها مثال دیگر. (این حیوانات را ترانس ژن گویند.) یکی از راههای تکثیر این صفات مصنوعی ، شبیه سازی است. گفتنی است که این حیوانات از ارزش اقتصادی فوق العاده ای برخوردارند.
۳- نجات و حفظ گونه های در حال انقراض نیز با کمک شبیه سازی امکان پذیر است.
۳- نجات و حفظ گونه های در حال انقراض نیز با کمک شبیه سازی امکان پذیر است.
اساس بیولوژی و مولکولی
کلونینگ کلونینگ حیوانات یک فرآیند چند مرحله ای است که شامل:
۱- سلول اهدائکننده هسته
۲- سلول گیرنده هسته
۳- انتقال هسته
۴- کشت و انتقال جنین.
سلول اهدائ کننده هسته
۱- سلول اهدائکننده هسته
۲- سلول گیرنده هسته
۳- انتقال هسته
۴- کشت و انتقال جنین.
سلول اهدائ کننده هسته
در حال حاضر در تمام گونه های اصلی حیوانات اهلی ، از طیف وسیعی از سلولهای اهدائ کننده هسته ، کلونینگ انجام شده است. سلولهایی که تاکنون برای اهدای هسته مورد استفاده قرار گرفته اند، شامل: سلولهای کومولوس (توده اپی تلیال اطراف فولیکول تخمدان)، سلولهای سرتولی (سلولهای نگهدارنده اسپرم)، فیبروبلاست جنینی ، سلولهای گرانولوزا، سلولهای به دست آمده از موجودات کلون شده (سلولهای نسل دوم) و سلولهای بنیادی هستند.
سلول گیرنده
به همان میزان که توجه به سلول اهدائ کننده هسته الزامی است ، تخمک نیز به عنوان گیرنده هسته و منبع مهیاکننده سیتوپلاسم (چه در لقاح طبیعی یا کلونینگ) باید با اهمیت شمرده شود. تخمکهای بالغ حیوانات جوانی که تحت درمان با هورمون بوده اند، با روشهای غیرتهاجمی و غیرجراحی یا از طریق جراحی لاپاراسکپی یا مینی لاپاراتومی به دست می آیند.
خروج هسته از تخمک گیرنده
روش بی هسته سازی به وسیله سوزن بسیار ظریف مخصوصی در شرایط آزمایشگاهی انجام می شود و هسته تخمک خارج شده و به یک تخمک بدون هسته تبدیل می شود.
انتقال هسته
فرآیندی است که اجازه انتقال هسته یک سلول (سلول دهنده) را به دیگری (سلول گیرنده) می دهد. سلول گیرنده اغلب تخمک بالغ پستانداران است که کروموزوم آن خارج شده و در واقع حکم سیتوپلاست را دارد.
مرحله اول: انتقال هسته اغلب با روشی ساده یعنی اتصال (فیوژن) سلول کامل اهدائکننده هسته با تخمک و استفاده از پالسهای الکتریکی (روشی الکتروفیوژن) و به میزان کمتر با استفاده از روش تزریق هسته به داخل سیتوپلاست صورت می گیرد.
مرحله دوم: برانگیختن تخمک که اغلب به وسیله قرار دادن آن در معرض شوک فیزیکی یا شیمیایی انجام می شود.فعال کردن تغییرات شیمیایی در تخمک ، سبب آغاز شکل گیری مجدد کروماتین هسته و به تبع آن ، فعال شدن ژنهای ضروری برای تکامل جنین بازسازی شده می شود.
کشت و انتقال جنین
جنین های بازسازی شده ، دست کم به مدت ۵ روز در محیط کشت جنین ، نگهداری شده تا به میزان قابل قبولی از تکامل برسد و در صورت امکان ، اجازه انتقال آن به روش غیرجراحی صادر شود. در چنین فرآیندهایی ، جنین به روش لاپاراتومی و از طریق لوله رحمی به رحم منتقل می شود ؛ بنابراین لازم است جنین مراحل ابتدایی تکامل یعنی مرحله هشت سلولی را طی کرده باشد.
محیطهایی که برای انتقال جنین های تکامل یافته ، مورد استفاده قرار می گیرد، براساس گونه حیوان و زمینه آزمایش متفاوت هستند. بیشتر این محیطها ساده بوده ، شامل محلولهای نمکی حاوی مکمل های ویتامین ، اسید آمینه و سرم یا آلبومین هستند.
انتقال جنین به طور گسترده ای در صنایع پرورش دام استفاده می شود. همچنین این روش شامل انتقال جنین های کلون شده به رحم اجاره ای است که به طور طبیعی یا از طریق رژیم هورمونی خاص ، آماده پذیرش جنین شده است. انتقال جنین بر حسب گونه حیوان ، به صورت جراحی یا غیرجراحی انجام می شود.
سیاری از محققان ، برای ایجاد پیش آگهی بهتر، استفاده از سزارین برنامه ریزی شده یا عوامل القائکننده زایمان نظیر گلوکورتیکوئید (طولانی اثر یا کوتاه اثر) یا پروستاگلاندین ، بر حسب گونه حیوان و نیز مدیریت فعالانه زایمان را پیشنهاد کرده اند.
شبیه سازی در پژوهشکده رویان
کار روی کلونینگ گوسفند از سال ۱۳۸۳ با حمایت سازمان گسترش و نوسازی صنایع ایران (SBDC)در قالب طرح تحقیقاتی NT در ۲ سایت تهران و اصفهان آغاز شد. ابتدا کارهای لازم برای به دست آوردن تخمک انجام شد و سپس مطالعات گسترده ای درباره انتخاب نوع سلولی که هسته آن انتقال پیدا می کند انجام شد و در نهایت مقرر شد از سلولهای فیبروبلاست گوش استفاده شود. مطالعه در ۲فاز لقاح خارج رحمی (IVF) و کلونینگ در گوسفند انجام شد که بدین شرح است.
۱- نتایج لقاح خارج رحمی (IVF): برای اولین بار در ایران ، اولین گوسفند حاصل از لقاح خارج رحمی و بلوغ آزمایشگاهی تخمک متولد شد. ساعت ۹شب شنبه اول مهر ۱۳۸۵، اولین بره حاصل از باروری خارج از رحمی (IVF)و بلوغ آزمایشگاهی تخمک (IVM)به وسیله عمل سزارین به دنیا آمد. تا پیش از این در ایران و خاور میانه از روش باروری آزمایشگاهی برای باردار کردن دامها استفاده نشده بود و تلقیح مصنوعی در دامها به سبک سنتی انجام می پذیرفت و این مطالعه به وسیله محققان پژوهشکده رویان جهاد دانشگاهی انجام شد. در این روش ، تخمکهای نابالغ گوسفند نژاد فشم تهران با روش آزمایشگاهی بالغ شد. سپس تخمکهای بالغ شده با اسپرم گوسفند نژاد مرینوس استرالیایی مجاورسازی شد. جنینهای حاصل از این روش پس از ۷ روز در مرحله بلاستوسیست به تعداد ۲-۳ جنین به گوسفند میزبان منتقل شد و حاصل این کار گوسفند دوقلویی بود که یکی از آنها تلف و دیگری در سلامت کامل است. این فناوری در راستای شبیه سازی ، ساخت موجودات ترانس ژن و تولیدات حاصل از آنها، اصلاح نژاد به روش نوین و مطالعات بین نژادی است.
۲- فاز کلونینگ: از تعداد ۲۳۰ جنین منتقل شده به ۷۷گوسفند میزبان ، ۲ بره شبیه سازی شده حاصل شد که بره اول در تاریخ ۸۵.۵.۱۱ از یک راس گوسفند که فاز بارداری را به پایان رسانده بود کاملا سالم از نظر ظاهر با وزن حدود ۳ کیلوگرم طی عمل سزارین به دنیا آمد که البته ۵دقیقه پس از تولد به دلیل مشکلاتی که به طور کلی در بره های کلون شده در طول بارداری و پس از تولد وجود دارد از میان رفت ؛ ولی بره دوم با وزن حدود ۴ کیلوگرم با نژاد افشاری در روز شنبه ۹ مهرماه ۱۳۸۵ ساعت ۳۰ دقیقه بامداد به دنیا آمد که در سلامت کامل به سر می برد.
شباهت بره به گوسفند والد
در شبیه سازی انتظار این است که گوسفند حاصله کاملا از لحاظ صفات ژنتیکی برابر با گوسفند والد باشد. اما هم اکنون که این بره چند روزه است، نمی توان در مورد شباهت ظاهری با گوسفند بالغ صحبت کرد. یک سری آزمایشات ژنتیکی در حال انجام است که بطور علمی اثبات کند که این دو موجود کاملا شباهت ژنتیکی دارند.
برنامه ها و چشم انداز آینده
واقعیت اینست که به دنیا آمدن این گوسفند نشان می دهد که پژوهشکده رویان و کشور ایران هم اکنون دارای تکنولوژی شبیه سازی است. اما سوالات بسیار زیادی در مورد اصول این فناوری در همه جای دنیا مطرح است مثلا اینکه آیا ناهنجاریهای آناتومیک و یا ژنتیکی در این موجودات وجود دارد؛ آیا این موجودات از لحاظ فیزیولوژیک با جانداران طبیعی برابر هستند؛ آیا طول عمر این جانداران با همسانان طبیعی ایشان یکی است؛ پیر تر بودن سلول پیکری که به تخمک تزریق شده آیا باعث کاهش عمر موجود حاصله می شود؛ تلاش پژوهشگران موسسه رویان پس از بدنیا آمدن این گوسفند پاسخ دادن به این سوالات است. این محققان رویانا را از نظر رشد و سلامت بررسی های دقیق خواهند کرد تا به این سوالات پاسخ دهند. سپس مراحل بعدی مثل اصلاح نژاد و تولید دامهایی با خصوصیات برتر و مقاومت در مقابل بیماریها، نجات گونه های در حال انقراض ، تولید موجودات ترانس ژنیک و تولیدات داروئی حاصل از آنها و در نهایت شبیه سازی درمانی انسان با هدف درمان بیماریهای صعب العلاج آغاز خواهد شد.
