تم استنساخ الحيوانات من خلايا الجلد المجففة بالتجميد لأول مرة علميًا
|
| ثلاثة فئران بيضاء في قفص بلاستيكي لأم |
إن عملية التجفيف بالتجميد تتعدى وزنها (الخفيف جدًا). إنه يصنع فراولة مغطاة بالشوكولاتة ، ويمنح رواد الفضاء خيارات طعام موسعة ، والآن ، يمكن استخدام هذه التقنية لتخزين معلومات الحمض النووي والخلايا لأغراض الاستنساخ.
مع معدل نجاح منخفض يصل إلى 0.2 بالمائة ، لا يزال أمام تجفيف الخلايا بالتجميد طريق طويل قبل أن يصبح استراتيجية استنساخ وتخزين قياسية ، لكنها خطوة مثيرة حقًا.
كتب باحثون بقيادة ساياكا واكاياما من جامعة ياماناشي في اليابان في ورقتهم الجديدة : الحفاظ على التنوع البيولوجي مهمة أساسية ، ولكن تخزين الخلايا الجرثومية كمصادر جينية باستخدام النيتروجين السائل أمر صعب ومكلف ويمكن تعطيله بسهولة أثناء الكوارث .
هنا ، نظهر أن الخلايا الجسدية المجففة بالتجميد يمكن أن تنتج استنساخًا صحيًا وخصبًا ، مما يشير إلى أن هذه التقنية قد تكون مهمة لإنشاء حلول بنوك حيوية بديلة وأرخص وأكثر أمانًا وخالية من النيتروجين
التجفيف بالتجميد عملية لطيفة وإن كانت مكثفة. تخيل تجميد شيء ما على عدة مراحل حتى تصل درجة حرارته إلى -80 درجة مئوية (-112 درجة فهرنهايت) ، قبل وضعه في حجرة مفرغة تحت ضغط مرتفع.
تحول هذه العملية الماء إلى جليد دون أن تخترق بلورات ثلجية كبيرة جدران الخلايا ، بينما يحول الضغط الماء من مادة صلبة مباشرة إلى غاز ، ثم يُمتص بعد ذلك من المنتج. يحدث هذا عدة مرات حتى يصبح العنصر خفيفًا ومقرمشًا ، ولكن لا يزال معظم بنيته سليمة.
يستخدم التجفيف بالتجميد في الغالب في صناعة المواد الغذائية حيث يحافظ على العناصر الغذائية والنكهات سليمة. يتم استخدامه أيضًا للمنتجات الصيدلانية ، وحتى في بعض الأحيان للتحنيط .
بمجرد وصول العنصر المجفف بالتجميد إلى وجهته ، يمكن بعد ذلك إعادة ترطيبه ، مع الاحتفاظ بالعديد من الخصائص كما هي. هذه عملية بسيطة جدًا ، وقد حدثت بنجاح منذ عقود. لكن القيام بذلك بالخلايا لاستخدامها بعد ذلك في التكاثر هو عبارة عن غلاية أخرى كاملة من الأسماك.
حتى الآن ، جرب هذا الفريق نفسه من الباحثين تخزين الحيوانات المنوية المجففة بالتجميد في درج مكتب (بدون التحكم في درجة الحرارة) لأكثر من عام ، وفي محطة الفضاء الدولية لأكثر من 5 سنوات . كلاهما أنتج ذرية قابلة للحياة ، على الرغم من أن نسبة النجاح كانت في سن المراهقة.
كتب الباحثون في ورقتهم البحثية: قد يكون التجفيف بالتجميد أفضل طريقة للحفاظ على الموارد الجينية لفترة طويلة بطريقة آمنة ومنخفضة التكلفة ومستقلة عن الموقع .
ومع ذلك ، حتى الآن ، الخلايا الوحيدة التي أنتجت ذرية بعد التجفيف بالتجميد هي الحيوانات المنوية الناضجة. جمع الحيوانات المنوية من الذكور المصابين بالعقم والبويضات / الأجنة من الإناث الخصبة أمر صعب
عند استنساخ الحيوانات ، فإنك تحتاج إلى خلية غير تناسلية (تسمى خلية جسدية) تحتوي على كل الحمض النووي للحيوان. يمكن بعد ذلك إدخال حزمة النواة هذه المليئة بالحمض النووي في خلية بويضة ، ومع القليل من العبث ، يمكنك بدء عملية إنماء طفل.
الاستنساخ ليس أسهل طريقة لتخزين المواد الجينية للمستقبل ، لكنه يسمح لك بالحصول على المادة الوراثية الكاملة للحيوان ، على عكس النصف الموجود في الخلايا الإنجابية.
في الوقت الحالي ، يمكن تخزين الخلايا الجسدية والإنجابية - للبنوك الحيوية أو لأغراض أخرى - في النيتروجين السائل ، والذي يمكن رفعه بسرعة في درجة الحرارة لإعادة الخلايا إلى الحياة.
لكن الباحثين أرادوا معرفة كيفية تراكم التجفيف بالتجميد ، لذلك استخدموا الخلايا الجسدية للفأر (في هذه الحالة الخلايا الليفية وخلايا الركام ) ، وتجفيفها بالتجميد والحفاظ عليها عند -30 درجة مئوية (-22 درجة فهرنهايت) لمدة تصل إلى تسعة أشهر.
ماتت الخلايا بالفعل وكان هناك بعض التلف الكبير في الحمض النووي ، لكن الفريق تمكن من استخراج بقية المعلومات الجينية ووضعها في خلايا جديدة ، والتي أصبحت خطوطًا لخلايا جنينية مبكرة.
ثم تم استخراج المعلومات النووية الخاصة بهذه الخطوط الخلوية وإدخالها في جنين جديد ، والذي كان قادرًا على تكوين فئران مستنسخة. لذا نعم ، هذه ليست عملية مثالية. كل خطوة تسير بشكل صحيح - من إعادة التميؤ ، إلى إنشاء خط الخلية ، إلى إنماء الفئران المستنسخة فعليًا - حدثت فقط في 0.2 بالمائة من الوقت. يضع هذا الأسلوب في احتمالات نجاح أقل حتى من استنساخ النعجة دوللي ، التي كانت لديها فرصة بنسبة 0.4 في المائة فقط في الوجود.
لم تكن بعض الفئران أيضًا مستنسخات مناسبة ، وتحمل تشوهات وراثية بسبب تلف الحمض النووي. في إحدى الحالات المثيرة للاهتمام ، فقد خط الخلية كروموسوم Y الخاص به وانتقل من ذكر إلى أنثى ، لذلك هناك الكثير من الأبحاث التي يتعين القيام بها لضبط هذه العملية.
مع كل ما قيل ، إذا تم تحسين معدل النجاح في النهاية ، فإن القدرة على استنساخ الحيوانات باستخدام مثل هذه الخلايا والحمض النووي المتدهورة ستكون نعمة في مناطق أخرى أيضًا. بمرور الوقت ، حتى أفضل الحمض النووي المخزن يتحلل ؛ إذا كان لدينا أي حظ في استنساخ الحيوانات المنقرضة ، فسنحتاج إلى تحسين عملية الاستنساخ من الحمض النووي غير المكتمل أو المتحلل.
هذه عوالم بعيدة عما نحن عليه الآن ، لكن المستقبل يبدو ممتعًا.