رويانا، دومين بره شبيه سازي شده در ايران که يک بره نر از نژاد افشاري است ، ساعت 30 دقيقه بامداد روزشنبه هشتم مهر از طريق عمل سزارين در پايگاه تحقيقاتي اصفهان ، پژوهشکده رويان به دنيا آمد.
وضعيت جسمي رويانا با گذشت زماني حدود يک هفته رضايتبخش است. نفس کشيدنش طبيعي و از نظر قلب هم مشکل خاصي ندارد، حتي تعداد ضربان قلب اين بره کوچولو که پيام آور پيوستن ايران به زمره 8 کشور در دنياست که به فناوري کلونينگ دست يافته اند، در حد طبيعي است.
حال عمومي رويانا بسيار خوب است و به طور مرتب و البته به صورت دستي ، شير مي نوشد و راه مي رود. تولد اين گوسفند شبيه سازي شده هديه بزرگي به جامعه علمي ايران و البته دنيا محسوب مي شود و مي رود تا در ادامه ، راهگشاي پژوهشگران ايراني در استفاده از تکنيک هاي شبيه سازي و سلولهاي بنيادي براي درمان بيماري ها در کنار توليد حيوانات ترانس ژنتيک باشد. با ما گذري داشته باشيد بر تحقيقاتي که در کمتر از 3 سال در کشور، چنين پرافتخار به بار نشسته است. کلونينگ (شبيه سازي) به معني توليدمثل به روش غير جنسي از افراد انتخاب شده به گونه اي است که نسل ايجاد شده از آنها از نظر محتواي ژنتيکي همتاي والد خود باشد. در واقع کاملا شبيه همتاي خود است.
اساس کلونينگ ، انتقال هسته سلول (پيکري يا بنيادي) به تخمک بدون هسته است. فرآيند انتقال هسته شامل 2 قسمت است : 1- خروج هسته از تخمک 2- جايگزين کردن آن به وسيله سلول دهنده اين تکنيک براي اولين بار سال 1938ميلادي به وسيله ، هانس اسپمن که با بستن رشته اي مو به دور سلول تخم بارور شده سمندر، آن را به 2 قسمت ، يکي شامل هسته و ديگر شامل سيتوپلاسم تقسيم کرد، انجام شد. پس از آن که بخش بدون هسته (سيتوپلاسم) 4 بار تقسيم شده جنين 16 سلولي را ايجاد کرد. اسپمن حلقه مويي را باز کرده و به اين ترتيب هسته مجدد به داخل سيتوپلاسم بازگشت ، تقسيم سلولي مجدد آغاز شد و اين بار با بستن مجدد حلقه مويي ، جنين ايجاد شده به 2جنين تقسيم شد. نتيجه نهايي ، ايجاد سمندرهاي دو قلوي همسان بودند. 14 سال بعد در سال 1952، توماس کينگ و بريجز موفق شدند از گونه اي قورباغه امريکايي ، براي انجام فرآيند خروج هسته استفاده کنند. سال 1962 جان گردون توانست گونه اي ديگر از قورباغه را با استفاده از هسته سلول کاملا تمايز يافته روده شبيه سازي کند. اصطلاح کلون در سال 1963به وسيله هالدانس وارد فرهنگ لغات زيست شناسي شد.
مشکلات بسياري در راه کلونينگ پستانداران وجود داشت تا آن که محققان اسکاتلندي توانستند گوسفند کلون شده به نام دالي (Dolly)را توليد کنند. به اين ترتيب آنچه در ذهن محققان و دانشمندان غيرممکن نشان مي داد، امکان پذير شد و کلونينگ آرام آرام مسير ترقي و پيشرفت خود را طي کرد.

انواع و اهميت کلونينگ
دو نوع کلونينگ وجود دارد: کلونينگ توليد مثلي که باهدف بقاي نسل و دارا شدن فرزندي همتاي والد (از نظر محتواي ژنتيکي) صورت مي گيرد. اين روش هم از لحاظ علمي و هم اخلاقي مخالفان بسياري دارد. در اين روش از سلول سوماتيک يا پيکري (سلول بالغ غيرجنسي) براي انتقال هسته استفاده مي شود.
کلونينگ درماني که هدف اصلي آن به دست آوردن سلول بنيادي جنيني است که بتوان از آن در درمان ناتواني ها و بيماري ها (بخصوص بيماري هاي تحليل برنده) استفاده کرد. اگر چه اين روش سعي دارد در جهت حل مشکلات و بيماري ها گام بردارد، اما به دليل آن که چنين سلول بنيادي از بيمار گرفته شده و لازمه به دست آوردن اين سلول از ميان بردن جنين کلون شده است ، هنوز مخالفاني دارد. اين روش قادر است براي بيماراني که از مشکل خاص بافتي رنج مي برند يا آنان که به پيوند اعضائ نياز دارند، بافت مناسب را فراهم کند. مي توان بيماري هاي کشنده اي که اندام هاي داخلي ، سلولها و بافتها را تحت تاثير قرار مي دهند با کلونينگ درماني بهبود بخشيد. اين تکنيک سعي دارد موجبات بهينه سازي زمينه هاي طبي را فراهم کند، به گونه اي که علم پزشکي زندگي سالمتر، ايمن تر و با رفاه بيشتر را براي انسان ها بخصوص براي بيماراني که از بيماري جدي يا ناتوان کننده رنج مي برند به ارمغان آورد.از آنجا که سلول بنيادي (سلولهاي تمايز نيافته اي هستند که تحت شرايط مناسب داراي توانايي تمايز به انواع سلولهاي بالغ هستند) چند ظرفيتي است ، به نظر مي رسد کلونينگ با استفاده از چنين سلولهايي براي به دست آوردن بافتها يا اندام هاي دچار مشکل ، بتواند چشم اندازي روشن از آينده اي زيباتر، براي اين بيماري فراهم کند.
واقعيت آن است که کلونينگ درماني هيچ گاه ادعاي اهداي زندگي مجدد، نو و تازه به انسان را نداشته و ندارد. اين تکنيک تنها ادعا مي کند. يکي از انواع کلونينگ درماني ، پيوند عضو از گونه اي ديگر است. در اين روش حيواني را کلون کرده ، به طريقي که بتوانيم از بافتهايش براي پيوند اعضائ در انسان استفاده کنيم. از سويي ديگر، با تغييرات دلخواهي که در ژنوم (ماده ژنتيکي) آن ايجاد مي کنيم ، قادر خواهيم بود ميزان پس زدن پيوند را نيز به حداقل برسانيم.
در سال 2002 ميلادي ، محققان توانستند 4خوک را به شکلي کلون کنند که بتوانند براي پيوند اعضائ به کار گرفته شوند، ضمن اين که از واکنش حاد رد پيوند جلوگيري شود. اگرچه ابتداي کار، ورود کلونينگ درماني از نوع پيوند عضو از گونه اي ديگر، به قلمروي پزشکي غيرممکن نشان مي داد، اما اکنون اين روش به اندازه اي قدرتمند به نظر مي رسد که خارج از مرزهايي که پيش از اين طب را محدود کرده بود، فعاليت کرده و اميدوار است که خدمت ارزنده اي را به بشريت تقديم کند.

کاربردهاي کلونينگ
کاربرد در علوم پايه: يکي از کاربردهاي شبيه سازي در بيولوژي يا زيست شناسي تکويني است که در آن بدقت ، روند تکوين جنين بررسي مي شود و با بررسي تمايززدايي از سلولها، تشخيص روند تشکيل سلولهاي تمايز يافته مشخص خواهد شد.
کاربرد در درمان: توليد جنين کلون تا مرحله بلاستوسيت (مرحله 16 سلولي) به منظور توليد سلولهاي بنيادي جنيني که سلولهايي با توانايي بالا براي تبديل به بافتهاي مختلف و تکثير نامحدود هستند. اين مساله براي درمان بيماري ها انجام مي گيرد تا روند درمان به صورت بهينه انجام شود، زيرا کاربرد سلولهاي بنيادي جنيني در مقايسه با سلولهاي بنيادي بزرگسال با توجه به پرتواني آنها ارجح است.
کاربرد اقتصادي: عمده ترين کاربردهاي کلونينگ از نظر اقتصادي در شبيه سازي حيوانات مزرعه متبلور مي شود که عبارتند از:
1- تکثير صفات ممتاز طبيعي: گاوي را در نظر بگيريد که به صورت طبيعي واجد صفتي است که از نظر اقتصادي براي دامپروري جالب توجه است ، مثل توليد شير بالا. اگر با کمک توليدمثل طبيعي از اين گاو، گوساله هايي توليد شوند به دليل اختلاط ژنتيکي ممکن است فرزندان آن رکورد توليد شيري معادل مادر خود نداشته باشند، ولي چنانچه با کمک کلونينگ اقدام به تکثير آن کنيم واضح است که گاوهاي متعددي با اين صفت ممتاز را هميشه خواهيم داشت يا يک اسب قهرمان را مي توان با اين تکنيک تکثير کرد.
2- تکثير صفات مصنوعي: در توضيحات بالا، هدف ما محدود به صفات ممتاز طبيعي بود، بدون آن که امکان دخل و تصرفي در آنها وجود داشته باشد، در حالي که دانشمندان امروزه قادرند با کمک مهندسي ژنتيک تغييرات دلخواه خود را در سلولها ايجاد کنند ؛ به عنوان مثال گوسفند يا بزي ايجاد کنند که در شير آن آلبومين يا انسولين انساني وجود داشته باشد و صدها مثال ديگر. (اين حيوانات را ترانس ژن گويند.) يکي از راههاي تکثير اين صفات مصنوعي ، شبيه سازي است. گفتني است که اين حيوانات از ارزش اقتصادي فوق العاده اي برخوردارند.
3- نجات و حفظ گونه هاي در حال انقراض نيز با کمک شبيه سازي امکان پذير است.

اساس بيولوژي و مولکولي
کلونينگ کلونينگ حيوانات يک فرآيند چند مرحله اي است که شامل:
1- سلول اهدائکننده هسته
2- سلول گيرنده هسته
3- انتقال هسته
4- کشت و انتقال جنين.
سلول اهدائ کننده هسته
در حال حاضر در تمام گونه هاي اصلي حيوانات اهلي ، از طيف وسيعي از سلولهاي اهدائ کننده هسته ، کلونينگ انجام شده است. سلولهايي که تاکنون براي اهداي هسته مورد استفاده قرار گرفته اند، شامل: سلولهاي کومولوس (توده اپي تليال اطراف فوليکول تخمدان)، سلولهاي سرتولي (سلولهاي نگهدارنده اسپرم)، فيبروبلاست جنيني ، سلولهاي گرانولوزا، سلولهاي به دست آمده از موجودات کلون شده (سلولهاي نسل دوم) و سلولهاي بنيادي هستند.

سلول گيرنده
به همان ميزان که توجه به سلول اهدائ کننده هسته الزامي است ، تخمک نيز به عنوان گيرنده هسته و منبع مهياکننده سيتوپلاسم (چه در لقاح طبيعي يا کلونينگ) بايد با اهميت شمرده شود. تخمکهاي بالغ حيوانات جواني که تحت درمان با هورمون بوده اند، با روشهاي غيرتهاجمي و غيرجراحي يا از طريق جراحي لاپاراسکپي يا ميني لاپاراتومي به دست مي آيند.

خروج هسته از تخمک گيرنده
روش بي هسته سازي به وسيله سوزن بسيار ظريف مخصوصي در شرايط آزمايشگاهي انجام مي شود و هسته تخمک خارج شده و به يک تخمک بدون هسته تبديل مي شود.

انتقال هسته
فرآيندي است که اجازه انتقال هسته يک سلول (سلول دهنده) را به ديگري (سلول گيرنده) مي دهد. سلول گيرنده اغلب تخمک بالغ پستانداران است که کروموزوم آن خارج شده و در واقع حکم سيتوپلاست را دارد.
مرحله اول: انتقال هسته اغلب با روشي ساده يعني اتصال (فيوژن) سلول کامل اهدائکننده هسته با تخمک و استفاده از پالسهاي الکتريکي (روشي الکتروفيوژن) و به ميزان کمتر با استفاده از روش تزريق هسته به داخل سيتوپلاست صورت مي گيرد.
مرحله دوم: برانگيختن تخمک که اغلب به وسيله قرار دادن آن در معرض شوک فيزيکي يا شيميايي انجام مي شود.فعال کردن تغييرات شيميايي در تخمک ، سبب آغاز شکل گيري مجدد کروماتين هسته و به تبع آن ، فعال شدن ژنهاي ضروري براي تکامل جنين بازسازي شده مي شود.

کشت و انتقال جنين
جنين هاي بازسازي شده ، دست کم به مدت 5 روز در محيط کشت جنين ، نگهداري شده تا به ميزان قابل قبولي از تکامل برسد و در صورت امکان ، اجازه انتقال آن به روش غيرجراحي صادر شود. در چنين فرآيندهايي ، جنين به روش لاپاراتومي و از طريق لوله رحمي به رحم منتقل مي شود ؛ بنابراين لازم است جنين مراحل ابتدايي تکامل يعني مرحله هشت سلولي را طي کرده باشد.
محيطهايي که براي انتقال جنين هاي تکامل يافته ، مورد استفاده قرار مي گيرد، براساس گونه حيوان و زمينه آزمايش متفاوت هستند. بيشتر اين محيطها ساده بوده ، شامل محلولهاي نمکي حاوي مکمل هاي ويتامين ، اسيد آمينه و سرم يا آلبومين هستند.
انتقال جنين به طور گسترده اي در صنايع پرورش دام استفاده مي شود. همچنين اين روش شامل انتقال جنين هاي کلون شده به رحم اجاره اي است که به طور طبيعي يا از طريق رژيم هورموني خاص ، آماده پذيرش جنين شده است. انتقال جنين بر حسب گونه حيوان ، به صورت جراحي يا غيرجراحي انجام مي شود.ب
سياري از محققان ، براي ايجاد پيش آگهي بهتر، استفاده از سزارين برنامه ريزي شده يا عوامل القائکننده زايمان نظير گلوکورتيکوئيد (طولاني اثر يا کوتاه اثر) يا پروستاگلاندين ، بر حسب گونه حيوان و نيز مديريت فعالانه زايمان را پيشنهاد کرده اند.

شبيه سازي در پژوهشکده رويان جهاددانشگاهي
کار روي کلونينگ گوسفند از سال 1383 با حمايت سازمان گسترش و نوسازي صنايع ايران (SBDC)در قالب طرح تحقيقاتي NT در 2 سايت تهران و اصفهان آغاز شد. ابتدا کارهاي لازم براي به دست آوردن تخمک انجام شد و سپس مطالعات گسترده اي درباره انتخاب نوع سلولي که هسته آن انتقال پيدا مي کند انجام شد و در نهايت مقرر شد از سلولهاي فيبروبلاست گوش استفاده شود. مطالعه در 2فاز لقاح خارج رحمي (IVF) و کلونينگ در گوسفند انجام شد که بدين شرح است.
1- نتايج لقاح خارج رحمي (IVF): براي اولين بار در ايران ، اولين گوسفند حاصل از لقاح خارج رحمي و بلوغ آزمايشگاهي تخمک متولد شد. ساعت 9شب شنبه اول مهر 1385، اولين بره حاصل از باروري خارج از رحمي (IVF)و بلوغ آزمايشگاهي تخمک (IVM)به وسيله عمل سزارين به دنيا آمد. تا پيش از اين در ايران و خاور ميانه از روش باروري آزمايشگاهي براي باردار کردن دامها استفاده نشده بود و تلقيح مصنوعي در دامها به سبک سنتي انجام مي پذيرفت و اين مطالعه به وسيله محققان پژوهشکده رويان جهاد دانشگاهي انجام شد. در اين روش ، تخمکهاي نابالغ گوسفند نژاد فشم تهران با روش آزمايشگاهي بالغ شد. سپس تخمکهاي بالغ شده با اسپرم گوسفند نژاد مرينوس استراليايي مجاورسازي شد. جنينهاي حاصل از اين روش پس از 7 روز در مرحله بلاستوسيست به تعداد 2-3 جنين به گوسفند ميزبان منتقل شد و حاصل اين کار گوسفند دوقلويي بود که يکي از آنها تلف و ديگري در سلامت کامل است. اين فناوري در راستاي شبيه سازي ، ساخت موجودات ترانس ژن و توليدات حاصل از آنها، اصلاح نژاد به روش نوين و مطالعات بين نژادي است.
2- فاز کلونينگ: از تعداد 230 جنين منتقل شده به 77گوسفند ميزبان ، 2 بره شبيه سازي شده حاصل شد که بره اول در تاريخ 85.5.11 از يک راس گوسفند که فاز بارداري را به پايان رسانده بود کاملا سالم از نظر ظاهر با وزن حدود 3 کيلوگرم طي عمل سزارين به دنيا آمد که البته 5دقيقه پس از تولد به دليل مشکلاتي که به طور کلي در بره هاي کلون شده در طول بارداري و پس از تولد وجود دارد از ميان رفت ؛ ولي بره دوم با وزن حدود 4 کيلوگرم با نژاد افشاري در روز شنبه 9 مهرماه 1385 ساعت 30 دقيقه بامداد به دنيا آمد که در سلامت کامل به سر مي برد.

شباهت بره به گوسفند والد
در شبيه سازي انتظار اين است که گوسفند حاصله کاملا از لحاظ صفات ژنتيکي برابر با گوسفند والد باشد. اما هم اکنون که اين بره چند روزه است ، نمي توان در مورد شباهت ظاهري با گوسفند بالغ صحبت کرد. يک سري آزمايشات ژنتيکي در حال انجام است که بطور علمي اثبات کند که اين دو موجود کاملا شباهت ژنتيکي دارند.

برنامه ها و چشم انداز آينده
واقعيت اينست که بدنيا آمدن اين گوسفند نشان مي دهد که پژوهشکده رويان و کشور ايران هم اکنون داراي تکنولوژي شبيه سازي است. اما سوالات بسيار زيادي در مورد اصول اين فناوري در همه جاي دنيا مطرح است مثلا اينکه آيا ناهنجاريهاي آناتوميک و يا ژنتيکي در اين موجودات وجود دارد؟ آيا اين موجودات از لحاظ فيزيولوژيک با جانداران طبيعي برابر هستند؟ آيا طول عمر اين جانداران با همسانان طبيعي ايشان يکي است؟ پير تر بودن سلول پيکري که به تخمک تزريق شده آيا باعث کاهش عمر موجود حاصله مي شود؟ تلاش پژوهشگران موسسه رويان پس از بدنيا آمدن اين گوسفند پاسخ دادن به اين سوالات است. اين محققان رويانا را از نظر رشد و سلامت بررسي هاي دقيق خواهند کرد تا به اين سوالات پاسخ دهند. سپس مراحل بعدي مثل اصلاح نژاد و توليد دامهايي با خصوصيات برتر و مقاومت در مقابل بيماريها، نجات گونه هاي در حال انقراض ، توليد موجودات ترانس ژنيک و توليدات داروئي حاصل از آنها و در نهايت شبيه سازي درماني انسان با هدف درمان بيماريهاي صعب العلاج آغاز خواهد شد.

کلونينگ حيوانات اهلي موقعيت کنوني و روند آينده
همان گونه که پيش از اين گفته شده تاکنون تمامي گونه هاي اصلي حيوانات اهلي تحت کلونينگ قرار گرفته اند. با وجود اين متاسفانه روشهاي کنوني به اندازه اي موثر واقع نشده است که قادر باشد سبب برانگيختن علاقه مندي و توجه حيطه بازرگاني و اقتصادي ، براي استفاده از فناوري کلونينگ در تهيه مواد غذايي حيواني شود، در حالي که کلونينگ در بخش گياهي مرسوم است ، مانند توليد سويا و ذرت ترنس ژن که حاوي پروتئين بالايي است.
مي توان انتظار داشت الگويي که در آينده براي فناوري کلونينگ مورد استفاده قرار خواهد گرفت ، در همان نخستين گام به وسيله 2فاکتور اساسي تحت تاثير قرار گيرد: 1- ميزان گستردگي تکنيک هاي حاضر (کنوني) 2- ميزان پذيرش چنين تکنيک هاي از سوي مصرف کنندگان همگام با روند پيشرفت کلونينگ ، دانشمندان براي بهره وري بيشتر، تغييرات دلخواه (شامل حذف يا اضافه کردن) ژنهاي بيماريزا را در ژنوم هسته سلول دهنده ايجاد کردند. اين تکنيک که هدف قرار دادن ژنها يا ترانس ژنيک خوانده مي شود، خدمات ارزنده اي را در زمينه هاي پژوهش ، تشخيص و درمان بيماري ها ارائه مي کند.

گزارش از:پونه شيرازي
منبع جام جم