خبر ساخت سلولهای جنسی از بافت مغز استخوان که هفته گذشته در صدر اخبار علمیجهان قرار گرفت، تنها بخش کوچکی از سلسله پروژههای تحقیقاتی دکتر نیرنیاست که در گفتوگو با همشهری آنها را توضیح داده است.
کریم نیرنیا در سال 1340 در شیراز به دنیا آمده و تحصیلات مقدماتی خود را تا دیپلم در همان شهر در رشته ریاضی فیزیک به پایان رسانده و پس از قبولی در کنکور اعزام به خارج، به آلمان رفته و لیسانس و فوقلیسانسش را در رشته ژنتیک گرفته است.
او پس از کسب دکتری خود از دانشگاه بوتینگن آلمان، هماکنون رییس مرکز تحقیقات بیولوژی سلولهای بنیادی دانشگاه نیوکاسل انگلستان است.
او تحقیقات بر روی سلولهای بنیادی را از سال 1998 شروع کرده و نتایج آن را سال گذشته و امسال در مجلات معتبر علمیبه چاپ رسانده است.
در حال حاضر دانشگاههای بسیاری از جمله دانشگاه هانوفر، بوتینگن، دوسلدورف، بن و کلن آلمان، دانشگاه سنگاپور، دانشگاه شانگهای چین و دانشگاه بوستون به شش گروه تحقیقاتی که در شهر نیوکاسل در این طرحها همکاری میکنند، پیوستهاند.
در این طرح حدود 60 محقق ارشد بر روی پروژهها کار میکنند و سرپرستی این گروهها به عهده دکتر نیرنیاست.
- آنطور که رسانههای دنیا مطرح کردند نوآوری شما را میتوان انقلابی در عرصه پزشکی و ژنتیک به حساب آورد. خودتان این مسئله را قبول دارید؟
ببینید، من فقط میتوانم برایشما توضیح بدهم که چه کردهایم. بقیهاش به دریافت شما بستگی دارد. ما در بدن دو نوع سلول داریم، یکی سلولهای سوماتیک، که کارهای معمولی بدن را انجام میدهند مانند سلول اعصاب، سلولهای مغز، قلب و غیره. دیگری سلولهای ژرمینال یا جنسی، که مسئولیت انتقال اطلاعات ژنتیکی از یک نسل به نسل بعد و تولید نسل جدید را دارند.
کار ما در چندین زمینه پیگیری میشود. ابتدا تحقیقاتی را شروع کردیم تا ببینیم آیا امکان تبدیل سلولهای سوماتیک به سلولهای جنسی وجود دارد یا نه. در این قسمت ما دو تا پروژه را شروع کردیم.
پروژه اول راجع به این بود که آیا ممکن است از سلولهای بنیادی جنینی (embryonic stem cell)، سلولهای اسپرم بسازیم که در نهایت سال گذشته در موشهای آزمایشگاهی چنین امری محقق شد و تحقیقات در آن قسمت را در مجله development of cell به چاپ رساندیم و آن هم بازتاب جهانی وسیعی داشت، زیرا برای اولین بار توانستیم یک اسپرم را در آزمایشگاه درست کنیم و از آن اسپرم، موش بارور شد و 6 بچه به دنیا آورد.
البته موشها از لحاظ سلامتشان دچار مشکل بودند و ما هم اکنون در حال انجام تحقیقاتی هستیم که ببینیم مشکل آنها چه بوده است. اما در پروژه دوم به دنبال این بودیم که آیا سلولهای مغز استخوان که به عنوان یکی از سلولهای بنیادی اصلی شناخته میشوند میتوانند به سلولهای جنسی تبدیل شوند یا خیر، که ما باز هم در موشهای آزمایشگاهی نشان دادیم که این سلولها قادر هستند به سمت سلولهای اولیه اسپرم تمایز پیدا کنند. نتایج این تحقیقات را هم در مجله lab investigation ارائه کردیم.
جدیدترین تحقیقات ما که در حال حاضر در اکثر مطبوعات دنیا میبینید در مورد انسان است. ما سلولهای بنیادی مغز استخوان را گرفتیم و نشان دادیم که درصدی از این سلولها قادرند به سمت سلولهای جنسی اولیه تمایز پیدا کنند. البته ما باید بر روی این پروژه هنوز کار کنیم و ببینیم که چرا تمایز اینها متوقف میشود و چه فاکتورهای دیگری ما لازم داریم که اینها را به سمت سلول جنسی اسپرم بالغ سوق بدهیم.
- گفتید موشهایی که از این طریق به دنیا آمده بودند چه مشکلاتی داشتند؟
موشها در اندازه طبیعی نبودند، یا جثه آنها بسیار کوچک بود و یا بزرگتر از حد معمول. موشهایی که کوچکتر بودند چند هفتهای بیشتر زنده نماندند و موشهای بزرگتر هم دچار تومور و سرطان در بافتهای مختلف شدند و پس از 4 یا 5 ماه مردند. ما در یکی از فازهای تحقیقاتی به دنبال رفع اشکال در این سیستم هستیم تا بتوانیم موشها را کاملاً سالم به دنیا بیاوریم و بزرگ کنیم.
البته باید بگوییم که سلولهای جنسی از جنین گرفته میشود، یعنی در واقع موشهایی که تولید شدند پدر نداشتند و از طریق سلولهای جنسی اسپرم گرفته شد و در سلول تخمک زده شد و در نهایت با تلفیق آنها توانستیم که سلول جنینی را تولید کنیم.
- و حدس شما در مورد مشکلی که در تولد موشها بوده چیست؟
دو مسئله مهم در انتقال اطلاعات ژنتیکی از نسلی به نسل دیگر وجود دارد. یکی ژنها و دیگری نحوه انتقال ژنهاست. نحوه انتقال دیگر ارتباطی با خود ژن ندارد بلکه تنها چگونگی انتقال مورد توجه است که به اینگونه رد و بدل کردن اطلاعات اپیژنتیک گفته میشود.
در زمینه اپیژنتیک مشخص شده که بعضی از ژنها باید از طریق پدر و بعضی از ژنها باید از طریق مادر انتقال یابند تا یک نوزاد سالم به دنیا بیاید.
در تحقیقات بر روی موشهایی که متولد شدند دیده شد که اطلاعات ژنتیکی درست است ولی نحوه انتقال یا همان اپیژنتیک در زمینه این اسپرمها صد در صد مطابق با اسپرمهای طبیعی نبودند و برخی از ژنها به آن صورتی که در سلول اسپرم تغییر میکنند، آن تغییرات خاص خود را نشان ندادند و من فکر میکنم که در قسمت اپیژنتیک و فاکتورهای آن یک نکته اساسی است که باید رویش کار شود تا ببینیم که چگونه میشود نوزادهای متولد شده حالت طبیعی خود را حفظ کنند و از سلامت کامل برخوردار شوند.
- به جز موشها تاکنون روی حیوان دیگری هم این آزمایش انجام شده؟
به تازگی در حال انجام تحقیقات بر روی میمون هستیم، چون وضعیت تولیدمثل میمونها خیلی شبیه انسان است. این تحقیقات با همکاری چندین مرکز دیگر تا 6 ماه آینده آغاز خواهد شد.
بهعنوان یکی از مزایای مهم تحقیقات شما در رسانهها به درمان ناباروری هم اشاره شده.
آمارها نشان میدهد که حدود 10 درصد از زوجین نابارور هستند. از این 10 درصد حدود 30 درصد مشکلات ناباروری در مردان، 30 درصد ناباروری در زنان و 40 درصد هم ناباروری از هر دو طرف است و اگر 20 درصد از سهم 40 درصدی زن و مرد را هم به ناباروری مردان اضافه کنیم خواهیم دید که حدود 40 درصد از ناباروری به مردان بر میگردد.
ناباروری در مردان چندین طیف دارد. برخی نمیتوانند از سلول بنیادی اسپرم بسازند. در گروهی دیگر اسپرم وجود دارد ولی اسپرمها نواقصی دارند که نمیتوانند در پروسه تولید مثل موثر باشند که باز هم هر کدام از این گروهها دچار نواقصی هستند که در طبقه بندیهای خاص ناباروری جای میگیرند ولی به طور کلی نیمیاز مردان نابارور نمیتوانند اسپرم تولید کنند. در روش ما از سلول مغز استخوان، سلول اولیه اسپرم ساخته میشود.
یعنی مردانی که حتی یک اسپرم برای باروری ندارند، از این روش سود میبرند.
- شما سلول اولیه اسپرم را برای کامل شدن مراحل تمایزش دوباره به بدن مردان بازمیگردانید یا اینکه تمایز هم در محیط آزمایشگاهی صورت میگیرد؟
نه، ما سلول مغز استخوان را در یک محیط آزمایشگاهی تبدیل به یک سلول اولیه اسپرم میکنیم و سپس این سلولها را به بیضه مردان باز میگردانیم یا بهتر است بگوییم در بیضه مردان میکاریم.
- درست است که این روش میتواند برای درصد بسیار کمی از مردان که علت ناباروریشان فقدان اسپرم است، مفید باشد، اما این به تنهایی دلیل قانعکنندهای برای این که بگوییم تحقیقات شما تحولی در علم پزشکی میتواند ایجاد کند نیست. قبول دارید؟
من قبلاً هم گفتم که ما این ادعا را نکردهایم. اما مسئله این است که اولاً تحقیقات ما به همه مردانی که دچار سرطان هستند و برای معالجه شیمیدرمانی یا اشعه درمانی میشوند و سلولهای جنسی خود را از دست میدهند، به ویژه جوانان، کمک میکند.
ما با استفاده از سلولهای مغز استخوان آنها میتوانیم سلولهای بنیادی اسپرم اولیه را تولید کنیم و در بیضه آنها بکاریم تا دوباره بارور شوند. از طرف دیگر در بعضی از مردان به دلیل برخی بیماریهای عفونی شایع مانند اوریون توانایی تولید مثل از بین میرود که با استفاده از این روش میتوان دوباره آنها را بارور کرد.
اما نکته مهمتر از اینها این است که ما در پروژههای اولیه به دنبال ساخت سلول بنیادی اسپرم از سلولهای مغز استخوان رفتیم و حالا به دنبال حرکت در جهت مخالف هستیم که از سلولهای اسپرم، سلولهای مغز استخوان را تولید کنیم و در واقع این پروژه دوم ما محسوب میشود که در سال گذشته در مجلات علمیبه چاپ رسید.
ما در موشها به خوبی نشان دادیم که سلولهای جنسی میتوانند تقریباً به تمامی سلولهای اعضای بدن تبدیل شوند.
به عنوان مثال ما توانستیم از سلولهای جنسی سلولهای نخاع و اعصاب، سلولهای قلب و سلولهای خونی را بسازیم. تولید سلولهای خونی برای درمان بیماریهای سرطانی بسیار مؤثر است.
- پس این پروژه دوم است که کاربردهای متنوع درمانی دارد. اما چرا اسپرم؟ برای سلول دیگری نمیشود این ایده را پیاده کرد؟
سلول جنسی چون قرار است اطلاعات ژنتیکی را انتقال دهد خصوصیتی دارد که نسبت به سلولهای دیگر بدن از مواد ژنتیکی خود بهتر محافظت میکند. در واقع یک سیستم کنترل بسیار قوی در بیضه وجود دارد که از اطلاعات ژنتیکی به خوبی محافظت میکند.
از طرف دیگر سلولهای جنسی تنها سلولهایی در بدن هستند که پیر نمیشوند. به همین خاطر ما حدس زدیم که اگر بتوانیم سلولهای جنسی را جدا کنیم و آنها را به سلولهای دیگر بدن تبدیل کنیم، میتوانیم سلولهای جوان دیگری را از بدن خود شخص درست کنیم مانند سلولهای اعصاب.
پروژه دوم ما هم در همین راستاست و میخواهیم از سلولهای جنسی سلولهای مغز استخوان بسازیم و این سلولها را به مغز استخوان برگردانیم تا بتوانند خون سالم درست کنند و مثلاً لوکمیرا درمان کنیم.
یا مثلاً در قسمت اعصاب پارکینسون را مداوا کنیم، یا در قسمتهای دیگر مانند ماهیچه، میوتونی را معالجه کنیم و در این صورت گستره عظیمیاز بیماریها را میشود به وسیله سلولهای خود شخص بیمار درمان کرد.
- در این قسمت از پروژه، از چه زمانی کار بر روی انسان را شروع کردید؟
ما از ابتدای امسال با نمونهگیری از 6 داوطلب کارمان را شروع کردیم و میخواهیم بفهمیم که آیا میتوانیم این سلولها را به بقیه سلولها انتقال بدهیم.
- در مورد پروژه اول گفتید که سلول مغز استخوان دوباره به بیضه مرد بازمیگردد تا در یک روش طبیعی نوزادی به دنیا آید.
آیا میشود در آزمایشگاه هم این سلول را پرورش داد و به یک سلول اسپرم کامل تبدیلش کرد؟
بله. یکی از قسمتهای تحقیقاتی ما که خیلی هم به کلینیک نزدیک است همین پروژه است. در بعضی از مردان سلول بنیادی در اندام جنسی دارند ولی این سلولهای بنیادی قادر نیستند که در بیضه همان افراد به سلول اسپرم تبدیل شوند، به خاطر اینکه محیط رشد مناسبی در آنجا برایشان وجود ندارد.
یکی از راههای مقابله با این مسئله این است که ما بتوانیم آن سلول را از بیضه جدا کنیم و در یک محیط آزمایشگاهی رشد آنها را به سمت سلول اسپرم تحریک کنیم و پس از تحریک، مجدداً آنها را به بیضه برگردانیم.
این طرح در دانشگاه نیوکاسل رای کمیته اخلاق را گرفته و هم اکنون در حال تحقیقات بر روی این مسئله هم هستیم.
- به کمیته اخلاق اشاره کردید که نکته مهمیاست. خیلیها میگویند از این مسیر مطالعاتی میشود سوءاستفادههای زیادی کرد.
مثلاً آیا این سلولی که از مغز استخوان مرد گرفته میشود و تبدیل به اسپرم میشود را میتوان از سلول مغز استخوان زنان نیز گرفت و تبدیل به اسپرم کرد؟
از لحاظ تئوری این امر به راحتی امکان پذیر است. چون ما نشان دادهایم که سلولهای مغز استخوان زنان نیز میتوانند تبدیل به اسپرم شوند.
البته روی این موضوع باید بیشتر تحقیق شود تا ببینیم که این سلول اسپرم ساخته شده تغییرات اپیژنتیک خاصی نسبت به حالت عادی دارد یا خیر. ولی در کل به صورت تئوری هم این امکان وجود دارد.
- در این صورت خانمی میتواند درخواست کند و با استفاده از سلولهای مغز استخوانش اسپرمی تولید کند که کاملاً مشخصات ژنتیکی خودش را دارد و با استفاده از آن اسپرم باردار شود. نه؟
بله. امکان دارد.
- و فرزندی که به دنیا میآید دقیقاً و از همه جهات و خصوصیات باطنی و ظاهری شبیه خود مادرش است.
البته در هر صورت باید مایوز (تقسیم سلولی) صورت بگیرد. در فرایند مایوز ما پدیده ای داریم که کروموزومها با هم مخلوط میشوند و به خاطر همین است که انسانها یکسری از خصوصیات مادرشان را دارند و یکسری از خصوصیات پدرشان.
- پس در این صورت یک خانم میتواند یک بار دیگر خودش را از دوران نوزادی ببیند و بزرگ کند؟
دقیقاً. زیرا آن نوزاد متولد شده هیچ تفاوت کروموزومی با مادرش ندارد.
- این فرضیات از نظر شما نگرانکننده نیست؟
ببینید، به احتمال بسیار زیاد این کودکان مشکل خواهند داشت. اولاً این بچه حتماً دختر خواهد بود و آن دختر هم در آینده دیگر هیچ وقت نمیتواند پسری را به دنیا آورد.
از این روش هیچگاه قادر نخواهیم بود که نوزاد پسر تولید کنیم و احتمال مشکلاتی در باروری نوزاد هم میرود. احتمالاً آن نوزاد نابارور شود.
- خب اگر نابارور هم باشد مجدد با همین روش میتوان ناباروری او را درمان کرد.
بله. ولی باز هم مشکل دیگری وجود دارد. مسئلهای به نام inbreeding depression که یعنی اگر یک مجموعه کوچکی همواره با یکدیگر ازدواج کنند حتی اگر به صورت کاملاً طبیعی هم تولید مثل کنند پس از چندین نسل، نوزادان از لحاظ ژنتیکی و بدنی بسیار ضعیف خواهند شد و این خاصیت در تمامی موجودات وجود دارد نه تنها در انسان.
به همین دلیل هم ازدواجهای فامیلی را منع میکنند. زیرا در ازدواجهای فامیلی مکرر ژنهای ناقص در نسلهای بعدی تجمع پیدا میکنند. ما این مورد را در موشهای آزمایشگاهی به وضوح نشان دادهایم، با جفتگیری خواهر و برادران در موشها، نسلهای بعدی بسیار ضعیف و نابارور شدهاند.
پس میبینیم که طبیعت هم در این مورد یک سری مرزهایی را قرار داده تا استفادههای سوئی از این موضوع نشود.
- در مورد مردان هم میشود چنین کاری را انجام داد؟
بله. ما با همکاری گروهی دیگر نشان دادیم که سلولهای مغز استخوان مردان هم میتواند به سلول تخمک تبدیل شود. و در این صورت یک مرد هم میتواند بدون کمک یک زن باردار شود.
- به نظر شما استفادههای غلط دیگری نمیتوان از این تحول کرد؟
ما خیلی به ابعاد بد موضوع نگاه نکردهایم. اما اصولاً من تولید مثل در انسان را تنها یک پدیده بیولوژیک نمیبینم و به نظر من تولید مثل در انسان یکی از بزرگترین پدیدههای اجتماعی و اخلاقی است.
در تعالیم اسلامی و حتی بسیاری از ادیان دیگر نیز بر اصول این مسئله تأکید شده و فرزندی که به دنیا میآید باید هم مادر و هم پدر مشخصی داشته باشد و در یک خانواده رشد کند.
مسئله به وجود آمدن فرزند یک موضوع است که یک سری ابعاد بیولوژیک دارد ولی ما خودمان باید یک سری ابعاد اخلاقی-اجتماعی را هم در نظر داشته باشیم و در واقع آن فرزند باید هویت داشته باشد.
شما تصور کنید که اگر ما بتوانیم از یک سلول جنینی، اسپرم تولید کنیم و با تلفیق آن با تخمک، نوزادی را به وجود آوریم آن بچه هنوز پدرش متولد نشده و فقط مادر دارد و این موضوع هویت کاملی را به نوزاد نمیدهد.
قاعدتاً این نوزاد هم در آینده که به بلوغ رسید میخواهد صاحب فرزند شود در صورتی که هیچ حسی نسبت به پدر و وجود چنین موجودی ندارد و بسیاری از احساسات را نچشیده، پس نمیتواند فرزندی را به خوبی تربیت کند. این مسائل ما را بر آن میدارد که تولید مثل را تنها یک مسأله بیولوژیک نبینیم و مسائل اخلاقی را هم حتماً در نظر داشته باشیم.
- غیر از اینها تحقیقات شما به مسئله شبیهسازی هم پیوند میخورد. اینطور نیست؟
ما اگر حرکت علمی را انجام میدهیم اکیداً به خاطر ساختن یک بچه در آزمایشگاه نیست.
اگر ما سلولهای جنسی میسازیم برای این است که میخواهیم روند تولید اسپرم را به صورت شفافتری زیر نظر داشته باشیم، زیرا فرایند تولید اسپرم در انسان یک روند بسیار طولانی دارد که از قبل از تولدش شروع میشود و تا حدود 15 سال ادامه مییابد و یا حتی در بعضی ار افراد یک پروسه 20 ساله را طی میکند.
ما در تمام این سالها نمیتوانیم این فرایند را زیر نظر بگیریم ولی با استفاده از محیط آزمایشگاهی این فرایند را میتوانیم در عرض یک هفته ایجاد کنیم و مورد مطالعه قرار دهیم و بتوانیم ژنهایی را که در این روند شکل میگیرند را ببینیم.
از نتیجه این تحقیقات هم میتوانیم بسیاری از بیماریها را به ویژه ناباروری را درمان کنیم.
یکی از کاربردهای وسیع این نوآوری در حیوانات است و شما در هر زمان که حتی یک جنین هم داشته باشید میتوانید از سلولهای بنیادی آن، یک نوزاد دیگری را متولد کنید و دیگر لازم نیست که چندین سال منتظر بمانید تا آن حیوان بالغ شود.
با این روش نسلهای منقرض شده حیوانات را هم میتوان زنده کرد؟
بله. اگر سلول مغز استخوان آنها را داشته باشیم.
- مثلاً دایناسورها را میتوان دوباره به حلقه طبیعت بازگرداند؟
بله. ژوراسیک پارک واقعی را میتوان ساخت. یکی از گروههای ما هم اکنون در حال تحقیق بر روی ساخت سلول تخمک از سلولهای مغز استخوان است و در بخش دیگری از تحقیقاتمان به دنبال این هستیم که آیا امکان دارد که فقط با در دست داشتن خصوصیات و مواد ژنتیکی، این مواد را به نحوی در سلولهای بنیادی بزنیم و آنها را فعال کنیم و بعد از سلولهای بنیادی فعال شده سلولهای تخمک و اسپرم بسازیم.
در صورت تکمیل این تحقیقات هر حیوان منقرض شدهای را میتوان در آزمایشگاه به دنیا آورد.
- فکر میکنید تا چه زمانی پروژههای علمیشما به نتیجه کامل برسد و بتوان از آنها استفاده کرد؟
نمیشود گفت ولی یک سری از پروژههای ما که از سلولهای بنیادی خود بیماران، برای درمان ناباروریشان استفاده میکنیم را شاید در 3 تا 5 سال آینده به اتمام برسانیم.
- در صورت محقق شدن کامل پروژه، اولین بیماری که به جنگ آن میروید، چه بیماری است؟
ما در قسمت اعصاب به نتایج بسیار خوبی رسیدیم و نشان دادهایم که سلولهای جنسی میتوانند به سلولهای عصبی تبدیل شوند و تحقیقاتمان را در چند ماه آینده منتشر خواهیم کرد. در این صورت بسیاری از بیماریهای عصبی مانند پارکینسون درمان خواهند شد.
در قسمت سلولهای خونی نیز به نتایج گران بهایی رسیدیم و میتوانیم در آیندهای نهچندان دور از سلولهای جنسی سلولهای خونی هم بسازیم و بیماریهای خونی زیادی را میتوان درمان کرد.
البته باید بر روی تمامی بیماریها مورد به مورد تحقیق کنیم. اگر بتوانیم سلول درمانی را با ژن درمانی تلفیق کنیم یعنی بتوانیم سلولهای جنسی را جدا کنیم و آن ژنی که در یک بیماری مثل تالاسمی خراب است را مداوا کنیم و پس از درمان آن ژن سلول جنسی را تبدیل کنیم به سلول مغز استخوان و به مغز استخوان شخص بازگردانیم توانایی درمان بیماریهایی مانند تالاسمیرا خواهیم داشت. ترکیب ژن درمانی و سلول درمانی، نیروی بسیار خوبی را در اختیار رشته پزشکی خواهد گذاشت.
- بیماریهای قلبی چهطور؟
اتفاقاً در قسمت دیگر هم توانستیم سلولهای جنسی را به سلولهای قلب تبدیل کنیم و در آزمایشگاه این سلولها از خود تپش نشان دادند و امیدواریم که خیلی از بیماریهای قلبی را درمان کنیم.
- در مورد سرطانها هم تاکنون به نتایجی رسیدهاید؟
بله. ما مشاهده کردیم که اکثر سلولهای سرطانی در انسانها و یا حیوانات خصوصیاتی را مانند سلولهای جنسی از خود نشان میدهند مانند سرطان سینه.
تحقیقات بسیار مفیدی در این مورد انجام دادیم و توانستیم ژنهایی را پیدا کنیم که در سلولهای جنسی هستند و در انواع سرطانها این سلولها فعال میشوند.
این سؤال برای ما به وجود آمده که چرا سلولهای سرطانی، سلولهای بنیادی جنسی را تولید میکنند و آیا شباهتی میان سلولهای سرطانی و سلولهای جنسی وجود دارد؟ در صورت وجود این شباهت باید ببینیم که سلولها سرطانی از کجا میآیند، آیا از درون همان بافت میآیند و یا از قسمت دیگری از بدن نشأت میگیرند.
- تا 5 سال آینده میتوان با این روش سرطانها را درمان کرد؟
فکر کنم 5 سال خیلی کم است. این طرح هنوز در مراحل تئوریک است.