ه‍.ش. ۱۳۹۳ آذر ۳, دوشنبه

تکنولوژی شبیه‌سازی

از: شبکه‌ی اینترنتی ‌آفتاب

تکنولوژی شبیه‌سازی


فهرست مندرجات











شاید شما اولین‌بار نام تکنولوژی شبیه‌سازی را زمانی که گوسفندی به‌نام دالی در سال ۱۹۹۷ با استفاده از این تکنولوژی به‌دنیا آمد شنیده باشید، ولی بشر از مدت‌ها قبل از به‌دنیا آمدن دالی، از این تکنولوژی استفاده کرده است.

حدود ۵ هزار سال قبل از میلاد مسیح، انسان‌های اولیه متوجه شدند اگر دانه‌هایی را که توسط گیاهان غنی‌تر و مقوی‌تر تولید می‌شوند، بکارند، می‌توانند پس از مدتی عین همان غله غنی و مقوی را برداشت کنند. این کار اولین قدم در دستکاری زندگی یک موجود زنده برای برآوردن نیازهای انسانی بود. موضوعی که هدف اصلی و نهایی شبیه‌سازی است. سال ۱۹۹٦ و پس از گذشت چیزی حدود ۴۴ سال، تلاش‌های وسیع دانشمندان برای تولید اولین پستاندار شبیه‌سازی‌شده به نتیجه رسید و گوسفندی به‌نام دالی در جولای آن‌سال به‌دنیا آمد. این کار را دکتر جان ویلموت و همکارانش در موسسه روزالین اسکاتلند و با استفاده از هسته یک سلول از سلول‌های پستانی یک میش بالغ و جایگزین کردن آن با هسته یک سلول تخمک انجام دادند.

اسرار شبیه‌سازی

برای انواع مختلف شبیه‌سازی، تکنولوژی‌های متفاوتی وجود دارد. تکنیک انتقال هسته سلول سوماتیک (ScNT) تکنیکی است که بیش‌تر از همه برای شبیه‌سازی تولید مثلی پستانداران استفاده می‌شود. در این روش موجود تولید شده، همان مواد ژنتیکی هسته‌ای حیوان اولیه را خواهد داشت.

یادبود گوسفند دالی در موزهٔ سلطنتی اسکاتلند، که اولین پستاندار شبیه‌سازی‌شده بود که در ۵ جولای ۱۹۹٦ زاده شد.

دالی اولین پستاندار شبیه‌سازی‌شده، با استفاده از تکنولوژی انتقال هسته سلول سوماتیک به‌دنیا آمد. برای فهم بهتر این تکنولوژی باید مروری به سیستم تولید مثل در موجودات زنده داشته باشیم. در بدن هر پستاندار زنده، تخمک در جنس مونث و اسپرم در جنس مذکر، تنها سلول‌هایی هستند که نقش تولید مثلی دارند و به‌عنوان سلول‌های تولید مثلی یا سلول‌های جنسی معروفند. به تمامی سلول‌های غیر از آن‌ها، سلول سوماتیک یعنی سلول غیرتولید مثلی یا سلول بدنی گفته می‌شود.

شبیه‌سازی با روش‌های معمولی تولید مثل چه تفاوتی دارد؟ بارور شدن یک تخمک به‌وسیله یک اسپرم (روش معمولی تولید مثل) و روش انتقال هسته سلول سوماتیک هر دو منجر به یک نتیجه می‌شوند و آن به‌وجود آمدن رویان است. یک رویان از سلول‌هایی که دو سری کامل کروموزوم دارند، تشکیل‌ شده است. تفاوت این دو روش در منشأ آن دو سری کروموزوم است. در باروری معمولی، اسپرم و تخمک هر کدام دارای یک سری کروموزوم هستند و زمانی که این دو به‌هم متصل می‌شوند، تخم بارور دارای رشته‌های کروموزومی خواهد بود که یک سری از پدر (اسپرم) و یک سری از مادر (تخمک) گرفته شده‌اند ولی در روش انتقال هسته سلول سوماتیک برای انجام شبیه‌سازی، هسته سلول تخمک که دارای تنها یک سری از کروموزوم‌ها است برداشته و با هسته سوماتیک که دارای دو سری کامل از کروموزوم‌هاست ، جایگزین می‌شود. بنابراین، رویان حاصل شده از این روش هر دو سری کروموزم‌هایش را فقط از یک سلول سوماتیک منفرد گرفته است.

هر سلول سوماتیک دارای دو سری کامل از کروموزوم‌هاست، در حالی که سلول‌های تولید مثلی هر کدام فقط یک سری دارند. پس از لقاح و آمیزش، اسپرم و تخمک با هم یکی می‌شوند و سلول تخم را به‌وجود می‌آورند. سلول تخم، دارای دو سری کامل از کروموزوم‌هاست که یک سری را از اسپرم (پدر) و یک سری را از تخمک (مادر) گرفته است. برای ساختن دالی با استفاده از تکنولوژی انتقال هسته سلول سوماتیک، دانشمندان یک سلول سوماتیک را از بافت پستان یک گوسفند بالغ جدا کردند. آن‌ها سپس هسته آن سلول را به یک سلول تخمکی که هسته‌اش را قبلاً برداشته بودند، منتقل کردند. هسته هر سلول در حقیقت مغز یک سلول را تشکیل می‌دهد و حاوی تمام مواد ژنتیکی و اطلاعاتی است که سلول‌ها برای زندگی‌شان لازم دارند. در واقع تفاوت در همین مواد ژنتیکی است که موجب می‌شود هر کدام از ما منحصر به فرد بوده و با سایرین تفاوت داشته باشیم.

در مرحله بعد، دانشمندان سلول تخمک را که دارای هسته جدید (از سلول‌دهنده) است به کمک مواد شیمیایی و جریان الکتریکی به تقسیم سلولی تحریک کردند. پس از چند تحریک شیمیایی، سلول تخمک با هسته جدیدش درست شبیه سلول تخمی که به تازگی بارور شده باشد، عمل کرد. بعد از آن‌که رویان شبیه‌سازی‌شده به مرحله مناسب و خوبی رسید، آن‌را به‌رحم یک میزبان ماده منتقل کردند تا در آن‌جا به تکاملش تا هنگام تولد ادامه دهد. در نهایت، دالی به‌همین ترتیب در سال ۱۹۹۶ به‌دنیا آمد. او یک کپی ژنتیکی دقیق و کامل از گوسفند ماده بالغی بود که هسته سلول سوماتیک‌اش را جایگزین هسته یک سلول تخمک کرده بودند. دالی اولین پستانداری بود که از یک سلول سوماتیک بالغ شبیه‌سازی شده بود.

نکته مهمی که دانشمندان به آن اشاره می‌کنند، این است که دالی یا هر موجود دیگری که با استفاده از تکنولوژی انتقال هسته‌ای تولید شده، ۱۰۰ درصد مشابه موجود اولیه نیست. این شباهت چیزی در حد ۹۹،۷ درصد است، زیرا در این تکنولوژی تنها هسته سلول‌دهنده وارد تخمک بدون هسته می‌شود، حال آن‌که مقداری از مواد ژنتیکی مهم در خارج از هسته و داخل میتوکندری‌ها وجود دارند.

شبیه‌سازی حیوانات منقرض‌شده

بازسازی مواد ژنتیکی گونه‌های منقرض‌شده از مدت‌ها قبل مدنظر دانشمندان بوده است. یکی از مواردی که اخیراً دانشمندان در حال کار بر روی آن هستند، یک نوع ماموت پشمالو است. متأسفانه تلاش‌ها برای گرفتن مواد ژنتیکی از ماموت‌های یخ‌زده تاکنون موفقیت‌آمیز نبوده‌اند. مشکل اصلی این است که در این‌گونه موارد سلول تخمک و رحمی که قرار است سلول همانندسازی‌شده در آن کاشته شوند از گونه‌های متفاوتی هستند. این موضوع امکان موفقیت عمل شبیه‌سازی را بسیار مشکل ساخته است. علاوه بر این، برای همانندسازی گونه‌های منقرض‌شده باید یک DNA سالم و کامل وجود داشته باشد. با این وجود، در حال حاضر یک تیم روسی‌ ـ‌ ژاپنی در حال بررسی و کار بر روی همانندسازی ماموت‌ها هستند.

استفاده از تکنولوژی شبیه‌سازی درمانی در انسان

ممکن است روزی از تکنولوژی شبیه‌سازی درمانی در انسان‌ها برای تولید اعضای بدن از یک سلول استفاده شود. هم‌چنین شاید بتوان با کمک این تکنولوژی سلول‌های سالمی را تولید و آن‌ها را جایگزین سلول‌هایی که در اثر بیماری‌های تحلیل برنده مثل آلزایمر یا پارکینسون خراب شده‌اند، کرد. دانشمندان امیدوارند روزی بتوانند از شبیه‌سازی درمانی برای تولید اعضا و بافت‌ها به‌منظور پیوند استفاده کنند. برای انجام این عمل، DNA باید از فردی که به پیوند نیاز دارد گرفته شده و وارد یک سلول تخمک بدون هسته شود. پس از تقسیم تخمک حاوی مواد ژنتیکی بیمار، سلول‌های بنیادی حاصله که قابلیت تبدیل به هر گونه بافتی را دارند کشت داده می‌شوند.

شبیه‌سازی انسان

طی چند سال گذشته و پس از موفقیت اولیه شبیه‌سازی در حیوانات، دانشمندان به فکر انجام شبیه‌سازی در انسان افتادند. به‌طور کلی شبیه‌سازی در انسان دو جنبه دارد؛ یکی جنبه تولید مثلی و دیگری جنبه درمانی.

جنبه تولید مثلی شبیه‌سازی انسانی

منظور از جنبه تولید مثلی یعنی به‌وجود آمدن انسانی که کاملاً شبیه به انسان دیگری باشد. جنبه تولید مثلی شبیه‌سازی در اکثر کشورها ممنوع اعلام شده است. اگرچه ممکن است شبیه‌سازی انسان در مواردی مثل شبیه‌سازی یک کودک به‌منظور جایگزینی یک عزیز از دست رفته برای پدر و مادر که فرزند خود را از دست داده‌اند، بتواند تسکینی برای غم آن‌ها باشد ولی با توجه به‌غیر موثر بودن شبیه‌سازی پستانداران (فقط ۱ ۲ مورد موفقیت در هر ۱۰۰ آزمایش)، کمبود دانش لازم در این زمینه و وجود بسیاری از موارد اخلاقی در مورد شبیه‌سازی، بسیاری از دانشمندان و پزشکان قویاً باور دارند که شبیه‌سازی انسان کار، کاملا غیرعملی است. نه تنها اکثر تلاش‌ها برای شبیه‌سازی پستانداران شکست می‌خورند بلکه در حدود ۳۰ درصد از مواردی که زنده به‌دنیا می‌آیند به برخی از وضعیت‌های ناتوان کننده مبتلا هستند. شاید یک مشکل اصلی در شبیه‌سازی انسان به مسایل تکاملی مربوط شود. در حالت تولید مثلی طبیعی، اسپرم با تخمک لقاح میکند. برای تکامل غدد جنسی انسان و تولید اسپرم و تخمک مدت زمان زیادی لازم است. ولی در حالت شبیه‌سازی تولید مثلی، این روند تنها در طی دقیقه‌ها و شاید ساعت‌ها انجام می‌شوند. بنابراین روند تولید مثلی و توانایی برای تولید مثل در شبیه‌سازی بسیار تسریع شده است که ممکن است عامل یک سری از مشکلات باشد.

جنبه درمانی شبیه‌سازی انسان

پرونده اخلاقی شبیه‌سازی: شبیه‌سازی دالی در سال ۱۹۹۷ نگرانی‌های اخلاقی زیادی را در مورد شبیه‌سازی انسان برانگیخت. این نگرانی‌ها حتی در مورد شبیه‌سازی درمانی انسان به‌منظور مداوای بیماری‌های صعب‌العلاج نیز وجود داشتند. طرفداران تکنولوژی شبیه‌سازی درمانی معتقدند که آزمایش‌ها خیلی قبل از آن‌که یک رویان بتواند شروع به تکامل هر گونه سیستم عصبی کند، انجام می‌شوند و به‌همین دلیل، نمی‌توان آن‌ها را به‌عنوان دخالت در سرنوشت یک زندگی انسانی تلقی کرد. به باور آن‌ها، شبیه‌سازی درمانی در صورت پیدا کردن درمان‌های موِثر و مفید برای بیماری‌های ناتوان‌کننده می‌تواند یک عمل بسیار مهم و حیاتی باشد. ولی مخالفان عقیده دارند یک رویان صرف‌نظر از مرحله تکاملی‌اش هنوز بالقوه یک انسان است که در مراحل اولیه تکاملش قرار دارد. به باور بسیاری از آن‌ها، زندگی یک انسان از زمانی‌که یک تخمک با یک اسپرم لقاح می‌کند، شروع می‌شود. غیر از این، تکنولوژی‌های شبیه‌سازی هنوز در حیوانات شبیه به انسان نظیر برخی میمون‌ها موِثر نبوده‌اند و خطرات زیادی در این زمینه وجود داشته‌اند.

منظور از جنبه درمانی شبیه‌سازی انسانی یعنی تولید رویان‌های انسانی برای این‌که از سلول‌های پایه آن‌ها به‌منظور تحقیق و درمان برخی از بیماری‌های صعب‌العلاج استفاده شود. از نظر جنبه درمانی، شبیه‌سازی انسانی از مدت‌ها قبل انجام می‌شد.

تیم تحقیقاتی دانشگاه نیوکاسل انگلستان تخمک‌های ۱۱ زن را گرفته، ماده ژنتیکی آن‌ها را با DNA سلول‌های بنیادی جنینی جایگزین کردند. هدف آن‌ها از انجام این کار (که در معرض انتقادات شدیدی نیز قرار دارد) ساختن رویان‌های شبیه‌سازی شده است که بتوان از سلول‌های بنیادی آن‌ها برای درمان بیماری‌های صعب‌العلاج استفاده کرد. سلول‌های بنیادی در حقیقت سلول‌هایی هستند که در رویان‌های انسانی که در مراحل اولیه قرار دارند، وجود داشته و قابلیت تکامل و تبدیل به انواع بافت‌های بدن را دارند. در این صورت، این سلول‌ها کاملاً با فرد بیمار سازگار بوده و می‌توان از آن‌ها بدون وجود مشکلی از نظر رد شدن پیوند برای درمان بیماری‌هایی مثل دیابت، پارکینسون آلزایمر و یا پیوند یک عضو استفاده نمود. به‌عنوان مثال، در صورت پیشرفت و تکامل تکنولوژی، فردی که نیاز به پیوند کلیه دارد می‌تواند یک سلول از بدن خود را شبیه‌سازی کرده و پس از رسیدن به مرحله رویانی، از آن برای تولید کلیه‌ای که با وی کاملاً سازگار است استفاده کرد.


شبیه‌سازی در ایران

چندی پیش دانشمندان کشور ایران که تصمیم گرفته‌اند در هیچ زمینه علمی از دانش روز دنیاعقب نمانند! موفق شدند نخستین گوسفند شبیه‌سازی شده خاورمیانه را زنده به‌دنیا بیاورند. این گوسفند در ساعت ۱۰ شب چهارشنبه یازدهم مردادماه در پایگاه تحقیقاتی رویان اصفهان متولد شد، ولی متأسفانه علی‌رغم تلاش‌های فراوان دامپزشکی به‌دلیل عوارض زایمانی و مشکلات تنفسی نتوانست بیش از چند دقیقه زنده بماند.[۱]


[] يادداشت‌ها


يادداشت ۱: اين مقاله برای دانش‌نامه‌ی آريانا توسط مهدیزاده کابلی ارسال شده است.



[] پی‌نوشت‌ها

[۱]- مطالب جدید درباره علم زیست‌شناسی، شبکه‌ی اینترنتی آفتاب: شنبه ۲۴ مرداد ۱۳۸۸



[] جُستارهای وابسته







[] سرچشمه‌ها

شبکه‌ی اینترنتی آفتاب