دفع فضول العلماء إلى محاكاة عملية تكوّن الأعضاء البشرية والحيوانية وخلايا الكائنات الحية من خلال تنميتها في المختبر عبر توفير بيئة مشابهة لبيئة نموها الطبيعية.
في هذا المقال، نستعرض أغرب 10 أشياء قام العلماء بتنميتها مخبريًا للتعرف أكثر على مراحل نموّها ولأغراضِ أخرى.
أغرب الأشياء التي نمت في المختبر!
شطيرة برجر
احتل همبرغر تم طهيه في مؤتمر صحفي في لندن عناوين الصحف في عام 2013. وكان الهامبرغر، الملقب بـ “schmeat”، أول برجر يتم تنميته في المختبر في العالم.
وقام عالم هولندي في فسيولوجيا الأوعية الدموية بصنع هذه التكنولوجيا الغذائية الرائعة عن طريق تحويل الخلايا المأخوذة من الأبقار إلى شرائح من العضلات، والتي تم دمجها لإنتاج الفطيرة.
واستغرق هذا النهج المستدام لإنتاج اللحوم خمس سنوات طويلة، و 325000 دولار لتحقيقه.
أما عن مذاقه، فقد كانت الأحكام مختلطة بين خبراء الطعام. بالنسبة لبعض نقاد الطعام، كان “قريبًا من اللحم، لكنه يفتقر إلى النكهة المثيرة”. بينما بالنسبة للآخرين ، طعمها تمامًا مثل طعم حقيقي.
ووصف البروفيسور مارك بوست، الرجل الذي يقف وراء هذه التكنولوجيا، الإنجاز بأنه بداية جيدة.
وأشار أيضًا إلى أن البرغر المزروع مخبريًا، والذي يتكون من مليارات الخلايا الاصطناعية، سيستغرق بعض الوقت للوصول إلى السوق.
كلاب شم مستنسخة
يعد الاستنساخ موضوعًا مثيرًا للجدل، وهو ليس شيئًا يتم إجراؤه كثيرًا، ولكن قرر فريق واحد في كوريا الجنوبية القيام بذلك فقط لإنشاء فريق من اللابرادور الودودين.
لم يكن الأمر مجرد رغبة شخص ما في كوريا في الحصول على جرو جديد، وبدلاً من ذلك، قررت دائرة الجمارك الكورية الحصول على المزيد من الكلاب البوليسية عن طريق استنساخها.
وكان التبرير هو أن ثلاثة فقط من كل 10 كلاب بوليسية تم تربيتها بشكل انتقائي والتي تلقت تدريبًا (بمبلغ ضخم قدره 40،140 دولارًا لكل منها) اجتازت امتحان التدريب.
ولتجنب إهدار الوقت والمال، استثمرت مصلحة الجمارك مبلغًا كبيرًا لإنتاج كل من التكرارات الجينية الست لمسترد لابرادور واحد.
تم تنفيذ مشروع الاستنساخ بواسطة فريق من العلماء من جامعة سيول الوطنية. وهي نفس مجموعة الباحثين الذين تمكنوا من إنشاء أول استنساخ لكلاب في العالم ، وهو كلب أفغاني يدعى Snuppy.
تم الانتهاء بنجاح من مشروع 300 مليون وون (238000 دولار) في عام 2005، وقدمت دائرة الجمارك الكورية سبعة مستردات لابرادور المستنسخة للعالم في عام 2008، بعد أن اجتازوا بنجاح امتحانهم التدريبي.
الماعز العنكبوت
لقد رأينا بيتر باركر في دور الرجل العنكبوت في الأفلام التي تنقذ حياة الناس باستخدام شبكات العنكبوت الخاصة به. لكن على عكسه ، فإن Freckle، عنزة العنكبوت، ليست شخصية خيالية ، ولديها في الواقع قوى العنكبوت.
تبدو العنزة Freckles للوهلة الأولى عادية، لكن قدرتها الاستثنائية القادمة من الحمض النووي المتلاعب به دليل على ما يمكن أن يحققه العلم في القرن الحادي والعشرين.
عالِم الأحياء وأستاذ علم الوراثة راندي لويس يقف خلف هذا العمل المخبري. حيث قام بدمج الحمض النووي للماعز والعنكبوت لصنع حرير العنكبوت، أقوى المواد الطبيعية والتي نادرًا ما تُنتج بكميات كبيرة.
فقد أخذ راندي وفريقه الجين الذي يشفر الحرير من عنكبوت ووضعه بين الحمض النووي الذي يحفز إنتاج الحليب في الماعز.
ثم تم إدخال هذه الدائرة الوراثية في البويضة ثم تم زرعها في ماعز أم.
نتيجة لذلك ، عندما بدأ freckles يرضع، كان حليبها مليئًا ببروتين حرير العنكبوت. لا يكون الحرير الموجود داخل الحليب مرئيًا فحسب، بل يمكن إزالته من الحليب بشكل منفصل.
خلايا دم جذعية تم تنميتها في المختبر
شهدت أبحاث الخلايا الجذعية نموًا سريعًا منذ العقد الماضي وأظهرت نتائج واعدة في التجارب السريرية لمختلف الحالات الصحية.
وبعد 20 عامًا من التجارب المعملية المستمرة، تمكن العلماء أخيرًا من تكوين خلايا جذعية تنتج دمائنا لأول مرة.
قد يكون هذا خبرًا مهمًا للأشخاص الذين يعانون من اضطرابات الدم وسرطان الدم، حيث يعتقد الخبراء أن التكنولوجيا يمكن أن تحل محل إجراءات زرع نخاع العظام، ويمكن استخدامها لإنتاج الدم لعمليات نقل الدم.
كان المشروع بأكمله عبارة عن عمل تعاوني بين عالم أحياء الخلايا الجذعية جورج دالي من مستشفى بوسطن للأطفال في ماساتشوستس وشاهين رفيعي من كلية طب وايل كورنيل في مدينة نيويورك.
قام فريق جورج بتصنيع خلايا بشرية تعمل مثل خلايا الدم الجذعية، على الرغم من أنها ليست مثل الخلايا الطبيعية في أجسامنا، وقام فريق شاهين بتحويل الخلايا الناضجة من الفئران إلى نسخ كاملة من خلايا الدم الجذعية.
وإذا تمكّن العلماء من تطوير [هذه الخلايا] في المختبر بطريقة آمنة وبأعداد كبيرة بما يكفي، فلن تعتمد الإجراءات الطبية على المتبرعين.
جرو مشع
Ruppy، كلب صيد مستنسخ، ليس جروًا عاديًا مثل أي جرو آخر. فهو أول كلب معدّل وراثيًا في العالم يتمتع بقدرة على التوهج.
ينتج Ruppy، إلى جانب أربعة من كلاب البيجل الأخرى، بروتينًا فلوريًا مثيرًا يضيء باللون الأحمر تحت الضوء فوق البنفسجي.
فقد ابتكر فريق من العلماء في جامعة سيول الوطنية في كوريا الجنوبية هذه الكلاب عن طريق استنساخ خلايا خاصة تعبر عن جين فلورسنت أحمر تنتجه شقائق النعمان البحرية.
وكان الهدف من هذه الجراء المتوهجة هو دراسة الأمراض البشرية من خلال هذه الآلية المتوهجة.
إنتاج طرف جرذ اصطناعي بيولوجي في المختبر
في عام 2015، دخل فريق من الباحثين في مستشفى ماساتشوستس العام التاريخ عندما نشروا أبحاثهم الفريدة حول تكوين الأطراف.
وقد نجح الفريق، بقيادة الدكتور هارولد أوت، في إنتاج أول طرف اصطناعي بيولوجي في العالم مخبريًا.
ولكي نكون أكثر تحديدًا، فقد صنعوا طرفًا أماميًا كاملاً لفأر في المختبر.
للتحقق مما إذا كان الطرف المزروع في المختبر صالح للزراعة أم لا، قام الباحثون بتطبيق شحنات كهربائية صغيرة على الأنسجة العضلية، وخمنوا ماذا؟ تتصرف عضلات الطرف الأمامي تمامًا كما يفعل العضو طبيعي النمو.
تنمية أدمغة صغيرة مخبريًا
بعد سنواتٍ من البحث، نجح العلماء في تنمية دماغ صغير يعمل تمامًا مثل دماغ الرضيع المبتسر.
وقد نمت مجموعات من الخلايا العصبية تشبه الدماغ سابقًا مخبريًا، لكنها لم تظهر أي نشاط يشبه دماغًا حقيقيًا حتى الآن.
ولتنمية العضو في بيئة مخبرية، أخذ مجموعة من الباحثين في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو جلدًا أو خلايا دم للبالغين، تُعرف باسم “الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات”.
وتمت إعادة برمجة هذه الخلايا، قبل تنميتها إلى خلايا عصبية موجودة في القشرة الدماغية، وهي الجزء المسؤول عن التحكم في أفكارنا وسلوكنا في الدماغ.
وبينما كان العضو الاصطناعي في مرحلة التطور، استخدم الباحثون أقطابًا كهربائية صغيرة لقياس أي نوع من النشاط الكهربائي الناتج عنهم.
وبعد شهرين فقط من الانتظار، سجل الفريق نشاطًا مبعثرًا لموجات الدماغ، على غرار دماغ بشري غير ناضج.
بعوض مخبري
تضج القنوات الإخبارية في جميع أنحاء العالم بتقارير عن البعوض الذي ينشر الأمراض الفتاكة، مثل حمى الضنك والملاريا وزيكا.
لذا، قد تتساءل، لماذا يهتم الناس بصنع المزيد من البعوض بدلاً من السيطرة عليه؟
قد تفاجئك الإجابة على هذا السؤال. توصلت شركة MosquitoMate الناشئة في مجال التكنولوجيا الحيوية إلى فكرة مذهلة لإنشاء بعوضة خاصة في المختبر يمكنها قتل البعوض القاتل الآخر الذي يحمل فيروسات ضارة بالبشر.
وأدخلت الشركة المبتدئة بكتيريا طبيعية تُعرف باسم Wolbachia pipientis ، قادرة على إصابة الحشرات بالمرض، في نوع Aedes albopictus الذي يزرع مخبريًا، وهو نفس النوع الذي ينشر الأمراض في البرية.
وأطلقت الشركة الناشئة التي تتخذ من الولايات المتحدة مقراً لها الذكر Aedes albopictus فقط، مع آمال كبيرة في أنها ستنقل العدوى إلى الإناث البرية أثناء التزاوج معها.
تم الاعتراف بهذا الابتكار الفريد من قبل الحكومة، وفي عام 2017، وافقت حكومة الولايات المتحدة على إطلاق Aedes albopictus ، المعروف أيضًا باسم “بعوض النمر الآسيوي”، في 20 ولاية أمريكية لمكافحة البعوض البري المسبب للأمراض.
تنمية جلد في المختبر
عندما نشر باحثون يابانيون نتائج أبحاثهم في عام 2016، صُدم الأشخاص في البحوث الطبية. فقد نجح مجموعة العلماء في مركز RIKEN لبيولوجيا التطور بالتعاون مع جامعة طوكيو للعلوم في تنمية أنسجة جلدية معقدة، مع بصيلات الشعر والغدد الدهنية مخبريًا.
ثم قام الفريق بزرع الأنسجة الاصطناعية ثلاثية الأبعاد في فئران حية، وتبع ذلك تكوين روابط مناسبة مع أعضاء أخرى مثل الأعصاب والألياف العضلية.
ووفقًا للخبراء، قد تستغرق هذه التقنية حوالي 5-10 سنوات لترجمتها إلى البشر. لكن ليس هناك شك في أن اختراعهم يمكن أن يغير حياة العديد من الأشخاص المصابين بالحروق.
فأر فاكانتي
قبل عقدين من الزمن، قرر جرّاحا هارفارد، جوزيف وشقيقه تشارلز فاكانتي مع مهندس معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بوب لانجر، تجربة تقنيات لإنشاء أجزاء من جسم الإنسان في المختبر.
قادهم فضولهم إلى إجراء تجارب لمعرفة كيف ستعمل أجزاء أو ميزات جسم الإنسان هذه داخل الحيوانات الأخرى.
أخيرًا، في عام 1997، تم تقديم “فأر فاكانتي” إلى العالم، وهو فأر بلا شعر ويبدو أن له أذن بشرية تنمو من ظهره.
ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أنها قد تبدو تمامًا مثل الأذن البشرية، إلا أنها ليست حقيقية.
فقد طور البحث طريقة لتصميم السقالات على شكل آذان بشرية مكونة من مواد من صنع الإنسان متوافقة حيوياً وقابلة للامتصاص البيولوجي.
في النهاية ، تمت إزالة الأذن من الفأر وعاش المخلوق الصغير حياة طبيعية.
اقرأ أيضًا:
