برترین‌ها- آرمان رمضانی: دانشمندان به تازگی در مسیر تولید اسپرم‌های تولید شده از سلول‌های بنیادی به نقطه عطف قابل توجهی رسیده‌اند، نقطه عطفی که انسان را به سمت خلق اسپرم‌های قدرتمند برای باروری در آزمایشگاه خواهد برد و البته جهش و پیشرفتی قابل توجه در زمینه تحقیقات مرتبط با باروری یا به طور دقیق‌تر، درمان ناباروری مردان محسوب می‌شود. در این مقاله قرار است با ادبیاتی تا جای ممکن قابل فهم، داستان رسیدن به این نقطه عطف را بررسی کنیم و ببینیم که آیا به راستی در آینده‌ای نزدیک دیگر نیازی به مردان برای باروری و داشتن فرزند نخواهد بود؟
داستانی به قدمت پستانداران
در دنیای پیچیده تولید مثل، همواره به وجود آمدن نوزاد وابسته به وصلت و به هم رسیدن اسپرم و تخمک بوده است. تفاوت چندانی ندارد که این به هم رسیدن در محیطی کاملا طبیعی اتفاق بیفتد یا آنچنان که در دهه‌های اخیر شاهدش بوده‌ایم از راه کمک یک متخصص و در محیطی آزمایشگاهی و با به کارگیری تکنیک‌هایی مانند IVF(In Vitro Fertillization)، در هر دو صورت همواره وجود و آمادگی هر دو عامل یعنی اسپرم و تخمک برای تولید مثل حیاتی بوده است اما آیا همیشه همین‌گونه خواهد بود؟
نقطه عطفی برای انسان
روندی که برای ده‌ها و یا حتی صدها هزار سال ثابت و بدون تغییر بوده اما حالا ظاهرا با پیشرفت قابل توجه تحقیقات محققانی در موسسه تحقیقات پیشرفته بیولوژی انسان یا ASHBI قرار است دچار تغییراتی مهم شود. پیشرفتی که ممکن است مرزهای همیشگی بیولوژی انسان در داستان تولید مثل را دچار تحول کند. محققان این موسسه به تازگی تلاش کردند از همین طریق یعنی تولید اسپرم‌های توانا برای تولید مثل با استفاده از سلول‌های بنیادی موثر در موش‌ها به تولید مثل کمک کنند و نتیجه شگفت‌انگیز بود. محققان این موسسه درحقیقت موفق شدند با استفاده از اسپرم‌های تولیدی خودشان، موش‌هایی سالم و بارور به وجود بیاورند.
چنین موفقیتی البته نه فقط برای محققان این موسسه بلکه به طور کلی برای انسان، گامی مهم محسوب می‌شد. گامی مهم در راه فهم بهتر عملکرد و خصوصیات سلول‌های بارور مردانه و در نهایت تقلید این عملکرد شگفت‌آور در شرایطی غیرطبیعی و در آزمایشگاه.
پیچیدگی رشد سلول‌های بارور مردانه
خصوصیات و نحوه عملکرد سلول‌های زایای مذکر برای انسان تا همین اواخر بسیار پیچیده و حتی غیرقابل درک بود. فرآیندی نسبتا ناشناخته یا کم‌شناخته که شامل فازهای مشخصی می‌شد، فازهایی که هرکدام برای شکل‌گیری اسپرم‌های توانا حیاتی و لازم است. این فرآیند حیاتی برای تولید مثل با تشخیص سلول‌های بارور اصلی(PGCs) در حین مراحل اولیه جنینی آغاز می‌شود. این PGCها یا همان سلول‌های بارور اصلی در مرحله بعدی به گاناسیت (Gonocyte) تبدیل می‌شوند و این تبدیل در فرآیندی مشخص با هدف برنامه‌ریزی مجدد و اپیژنتیک این سلول‌ها برای بازتنظیم ویژگی‌های موروثی از والدین اتفاق می‌افتد.
مرحله بعدی از این فرآیند پیچیده شامل تغییر ماهیت این گاناسیت‌ها و تبدیل شدن آن‌ها به سلول‌های بنیادین اسپرماتوگونیا می‌شود، این سلول‌های بنیادین خاص در حقیقت مسئول تولید اسپرم هستند. این بخش از فرآیند البته دستیابی و کسب کردن نشانه‌های اپیژنتیک منحصربفرد را میسر می‌کند، دلیلی که توضیح می‌دهد چرا این سلول‌ها حامل تنها 23 کروموزوم هستند، عددی که نصف کروموزوم‌های موجود در اغلب سلول‌هاست.
در نهایت و در آخرین فاز این فرآیند، اسپرماتوجنِسیس یا اسپرم‌زاها به اوج فعالیتشان برای تولید سلول‌های بالغِ اسپرم می‌رسند، سلول‌های بالغی که توانایی بارور کردن یک تخمک را دارا هستند.
باید به این نکته توجه داشت در حالی‌که فازهای آغازین و نهایی این فرآیند پیچیده یعنی فرآیند تولید اسپرم توانا در آزمایشگاه با موفقیت شبیه‌سازی شده بود اما همچنان شبیه‌سازی فاز میانی در آزمایشگاه برای محققان غیرممکن به نظر می‌رسید و این چالش موفقیت کلیت این تحقیق را تهدید می‌کرد. منظور از فاز میانی در حقیقت تولید سلول‌های بنیادین اسپرماتوگونیا می‌باشد، ، فرآیندی که به تنظیمات دقیقی در زمینه‌های هورمونی و اپیژنتیک نیازمند است و البته برای تولید اسپرم‌های توانا حیاتی است.
متدهای خلاقانه‌ای که به نتایجی قابل توجه منجر شد
برای غلبه بر این چالش و حل کردن این مشکل بزرگ در راه موفقیت تحقیقات، دکتر یوکیکو ایشیکورا و تیم محققانش دست به دامان راه‌حل و مِتدی بسیار خلاقانه و معروف به Reconstituted Testis Method شدند.
با شبیه‌سازی انجام همین فرایند برای موش‌ها در ریزمحیط یا (Microenvironment)، محققان تلاش کردند شرایط بهینه‌ای برای تغییر شکل سلول‌های بنیادین قدرتمند و تبدیلشان به سلول‌های بنیادین اسپرماتوگونیا ایجاد کنند. تیم دکتر ایشیکورا در نهایت برای تصحیح این پروسه بیش از 10 هزار سلول بارور اصلی یا PGC را در 8 شرایط متفاوت ارزیابی کردند.
اولین پیشرفت بزرگ و امیدوارکننده زمانی از راه رسید که تیم محققان موفق شدند سلول‌های بنیادین اسپرماتوگونیایی تولید کنند که دقیقا مانند مشابهان واقعی و طبیعی‌شان رفتار می‌کردند و این نقطه عطفی بزرگ برای این تحقیقات به شمار می‌رفت.
این سلول‌های تولید شده در آزمایشگاه الگوهایی اپیژنتیک و ژن‌هایی حیاتی را ابراز می‌کردند که دقیقا می‌شد از مشابهان طبیعی آن‌ها انتظار داشت و این یکسانی رفتار بسیار بااهمیت بود. محققان حاضر در تیم دکتر ایشیکورا البته در هر مرحله از این تحقیقات باارزش انبوهی از اطلاعات مهم و تازه به دست می‌آوردند که هرچند شاید به صورت مستقیم به نتیجه تحقیقشان مرتبط نبود اما به دیگر محققان زمینه باروری کمک شایانی خواهد کرد.
محققان تیم دکتر ایشیکورا در نهایت برای اطمینان از نتیجه فعالیتشان این سلول‌های بنیادین اسپرماتوگونیای تولید شده در آزمایشگاه را به درون بیضه‌های موش‌های نر تزریق کردند. در مقابل چشمان امیدوار و راضی محققان این سلول‌ها در درون بدن موش‌های نر دقیقا مانند سلول‌های طبیعی رفتار کردند و مانند آن‌ها وارد فرآیند تولید اسپرم توانا برای بارور کردن تخمک شدند. محققان در نهایت اسپرم‌های تولیدشده از طریق همین سلول‌های بنیادین اسپرماتوگونیای ساخته شده در آزمایشگاه را برای اطمینان وارد بدن موش‌های ماده کردند. وقتی موش‌های ماده از طریق همین اسپرم‌ها بارور شدند و نوزادانی سالم و بارور تولید کردند، اطمینان محققان از تشابه ساخته خودشان و ساخته طبیعت به حداکثر رسید.
نتیجه‌ای دال بر تحول بیولوژی و باروری
نتایج این تحقیق بسیار مهم در حقیقت پیشرفتی محوری در زمینه تولید مثل در زیست شناسی محسوب می‌شود. این اهمیت از آن جهت است که دکتر ایشیکورا و تیمش برای نخستین بار در تاریخ بشر موفق شدند تمام فرآیند تولید اسپرم‌های توانا برای بارور کردن تخمک را از طریق سلول‌های زایای ساخته شده از سلول‌های بنیادین موثر به انجام برسانند.
چنین کشف بزرگ و پیشرفتی نه تنها فهم و درک انسان از فرآیند مردانه باروری را افزایش می‌دهد بلکه برای متخصصان باروری درهای فراوان و جدیدی برای درمان ناباروری مردان باز می‌کند و این متخصصان با مطالعه فاکتورهای ژنتیکی و اپیژنتیکیِ موثر بر این فرآیند به طور حتم می‌توانند در آینده‌ای نزدیک خبرهای خوشی برای مردان نابارور داشته باشند.
یکی از مدیرهای اجرایی موسسه ASHBI یعنی میتینوری سایتو به اهمیت و گستردگی نتایج به دست آمده از تحقیقات دکتر ایشیکورا و تیمش برای تمام محققان زیست شناسی در دنیا اشاره می‌کند و اضافه می‌کند که برای نمونه این نتایج به محققان مدرکی محکم ارائه می‌کند که نشان می‌دهد می‌توان تمام فرایند مردانه تولید مثل را در آزمایشگاه انجام داد و در نهایت به نتایجی مشابه با فرآیند طبیعی یعنی نوزادانی سالم و بارور رسید.
باید به این نکته توجه داشت که شبیه‌سازی چنین پروسه پیچیده‌ای در شرایط کنترل‌شده آزمایشگاه در حقیقت همانند ابزاری بسیار باارزش برای محققان عمل خواهد کرد. ابزاری باارزش در راه‌هایی چون بررسی ناباروری مردان، آزمودن درمان‌های احتمالی و البته کشف خصوصیات زیستیِ سلول‌های زایای مردانه.
و مقصدی که هنوز بسیار دور است
البته با وجود تمام نقاط عطف و پیشرفت‌های قابل توجه هنوز راهی فراوان و البته پر از مانع و چالشی پیش روی انسان است. واقعیت این است که هنوز بهره‌وری و بازدهی سلول‌های بنیادین اسپرماتوگونیای تولید شده از سلول‌های بنیادین موثر بسیار پایین است و این بهره‌وری پایین لزوم ادامه چنین تحقیقاتی را آشکار می‌کند. نکته نه چندان امیدوارکننده بعدی این موضوع است که تحقیقات موفق این تیم هنوز تنها بر روی موش‌ها انجام شده و در حال حاضر مشخص نیست با توجه به تفاوت‌های زیستی انسان و موش این موفقیت‌ها در بدن انسان هم به دست بیاید.
دکتر ایشیکورا البته بهتر از هر فرد دیگری از این مشکلات و محدودیت‌ها آگاه است و به همین دلیل بر لزوم ادامه تحقیقات و تصحیح گام به گام نتایج اصرار دارد. دکتر ایشیکورا همچنین به سرعت پایین تغییر شکل سلول‌های بنیادین اسپرماتوگونیا به اسپرماتوجنسیس در آزمایشگاه اشاره می‌کند و معتقد است چنین موانعی تنها نیاز به تحقیقات اضافه و صرف هزینه و زمان بیشتر را آشکار می‌کند.
البته با وجود تمام چالش‌ها و موانع، تحقیقات تیم دکتر ایشیکورا زیربنایی بسیار قدرتمند برای تحقیقات بعدی را ایجاد کرده است. این تحقیقات در حقیقت برای انسان چگونگی مکانیسم رشد سلول‌های زایای مردانه را روشن می‌کند و این موضوع ابزاری بسیار موثر و توانا برای مواجهه با انواع ناباروری مردان در اختیار محققان و متخصصان قرار می‌دهد.
این تحقیقات همچنین شانس و احتمال ساخت تکنولوژی‌های باروری را برای بیماران خاص بسیار افزایش می‌دهد. از جمله این تکنولوژی‌ها می‌توان به تکنولوژی تولید سلول‌های اسپرم برای افرادی که بنابر شرایط خاص ژنتیکی‌شان قادر به تولید اسپرم نیستند، اشاره کرد. در هر روی هرچند نتایج تحقیق تیم دکتر ایشیکورا در حال حاضر نه به حذف شدن نقط مردان در تولید مثل خواهد انجامید و نه تمام مشکلات ناباروری مردان را درمان خواهد کرد اما قدم‌هایی محکم و موفق در راهی مهم و طولانی را نشان می‌دهد. راهی طولانی که شاید در آینده‌ای نزدیک فهم انسان از زیست‌شناسی را تغییر بدهد.