استنساخ حيوانات من خلايا الجلد المجففة بالتجميد لأول مرة علميا

مع معدل نجاح منخفض يصل إلى 0.2%، لا يزال أمام تجفيف الخلايا بالتجميد طريق طويل قبل أن يصبح استراتيجية معيارية للاستنساخ والتخزين، ولكنها خطوة مثيرة حقا.

وكتب 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 ويسهل تعطيله أثناء الكوارث. هنا، نظهر أن الخلايا الجسدية المجففة بالتجميد يمكن أن تنتج استنساخا صحيا وخصبا، ما يشير إلى أن هذه التقنية قد تكون مهمة لإنشاء حلول بنوك حيوية بديلة وأرخص وأكثر أمانا وخالية من النيتروجين”.

ويعد 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.

وتحول 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. ويحدث هذا عدة مرات حتى يصبح العنصر خفيفا ومقرمشا، ولكن لا يزال معظم بنيته سليمة.

ويستخدم التجفيف بالتجميد في الغالب في صناعة المواد الغذائية حيث يحافظ على العناصر الغذائية والنكهات سليمة. ويتم استخدامه أيضا للمنتجات الصيدلانية، وحتى في بعض الأحيان للتحنيط.

وبمجرد وصول العنصر المجفف بالتجميد إلى وجهته، يمكن بعد ذلك إعادة ترطيبه، مع الاحتفاظ بالعديد من الخصائص كما هي. وهذه عملية بسيطة جدا، وحدثت بنجاح منذ عقود.

وحتى 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. وكلاهما أنتج ذرية قابلة للحياة.

وكتب 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. وجمع الحيوانات المنوية من الذكور المصابين بالعقم والبويضات/الأجنة من الإناث الخصبة أمر صعب”.

وعند استنساخ الحيوانات، فإنك تحتاج إلى خلية غير تناسلية (تسمى خلية جسدية) تحتوي على كل الحمض النووي للحيوان. ويمكن بعد ذلك إدخال حزمة النواة هذه المليئة بالحمض النووي في خلية بويضة، ومع القليل من العبث، يمكنك بدء عملية إنماء طفل.

كما أن الاستنساخ ليس أسهل طريقة لتخزين المواد الجينية للمستقبل، لكنه يسمح لك بالحصول على المادة الوراثية الكاملة للحيوان، على عكس النصف الموجود في الخلايا الإنجابية.

وفي 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.

وماتت الخلايا بالفعل وكان هناك بعض التلف الكبير في الحمض النووي، لكن الفريق تمكن من استخراج بقية المعلومات الجينية ووضعها في خلايا جديدة، والتي أصبحت خطوطا لخلايا جنينية مبكرة.

ثم تم استخراج المعلومات النووية الخاصة بهذه الخطوط الخلوية وإدخالها في جنين جديد، والذي كان قادرا على تكوين فئران مستنسخة. لذا نعم، هذه ليست عملية مثالية. وكل خطوة تسير بشكل صحيح – من إعادة التميؤ، إلى إنشاء خط الخلية، إلى إنماء الفئران المستنسخة بالفعل – حدثت فقط في 0.2% من الوقت. ويضع هذا الأسلوب في احتمالات نجاح أقل حتى من استنساخ النعجة دوللي، التي كانت لديها فرصة بنسبة 0.4% فقط في الوجود.

ولم تكن بعض الفئران أيضا مستنسخات مناسبة، وتحمل تشوهات وراثية بسبب تلف الحمض النووي. وفي 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.

ومع كل ما قيل، إذا تم تحسين معدل النجاح في النهاية، فإن القدرة على استنساخ الحيوانات باستخدام مثل هذه الخلايا المتدهورة والحمض النووي ستكون نعمة في مناطق أخرى أيضا. وبمرور الوقت، حتى أفضل فالحمض النووي المخزن يتحلل؛ وإذا كان لدينا أي حظ في استنساخ الحيوانات المنقرضة، فسنحتاج إلى تحسين عملية الاستنساخ من الحمض النووي غير الكامل أو المتحلل.

وهذه عوالم بعيدة عما نحن عليه الآن، لكن المستقبل يبدو واعدا.