در طی آزمایشی که در نوع خود به‌عنوان اولین آزمایش در جهان شناخته می‌شود، دانشمندان موفق شده‌اند یک رویان مصنوعی و دارای عملکرد را از مرحله‌ی ابتدایی و با استفاده از دو نوع سلول بنیادی به‌منظور ایجاد حیات، در یک پتری دیش (نوعی ظرف آزمایشگاهی) پرورش دهند.
سلول‌های بنیادی در خارج از بدن و در داخل یک حباب ژل کشت شدند و این توانایی را داشتند که به چند مورد از ارگان‌های داخلی بدن، در مراحل اولیه‌ی خود تبدیل شوند؛ درست مثل یک رویان معمولی. محققان اکنون امیدوارند این روش بتواند برخی از پرسش‌های رازآلود و مهم در مورد آغاز زندگی را پاسخ دهد. پژوهشگر سرپرست این تحقیق ماگدالنا زرنیکا گوتز از دانشگاه کمبریج در انگلستان به گاردین گفته است:
این رویان در داخل خود مناطقی دارد که از نظر آناتومی بدن انسان درست هستند و در جای مناسب و در زمان مناسب توسعه یافته‌اند. این شگفت‌انگیزترین رویداد برای ما بود.
تلاش‌های قبلی برای رشد دادن رویان مصنوعی هیچ‌گاه به نتیجه‌ی مطلوب نرسیده‌اند؛ چرا که آن‌ها تنها با سلول‌های بنیادی جنینی مرتبط بوده‌اند. گفتنی است که سلول‌های بنیادی جنینی یا ESC-ها به آن دست از سلول‌های بنیادی گفته می‌شود که توده‌ای شناور و آزاد از سلول‌ها به نام بلاستوسیست را در هنگام بارور شدن سلول تخم، شکل می‌دهند.
مشکلی که در پژوهش‌های قبلی وجود داشت، این بود که حیات به‌سادگی و تنها از سلول‌های بنیادی جنینی گسترش نمی‌یابد. در واقع دو نوع دیگر از سلول‌های بنیادی به نام سلول‌های بنیادی فراجنینی تروفوبلاست (TSC) و سلول‌های بنیادی آندودرم ابتدایی نیز برای رشد و گسترش مناسب، حیاتی هستند.
این سلول‌های بنیادی اضافه در همکاری با سلول‌های بنیادی ESC، جفت جنین و کیسه‌ی زرده را شکل می‌دهند. با روی دادن این مرحله، اطمینان حاصل می‌شود که اندام‌ها در ادامه می‌توانند به‌درستی توسعه یابند و از سویی یک منبع ثابت از مواد مغذی نیز به آن‌ها داده می‌شود.
بنابراین، زرنیکاگوتز و تیم او سعی کردند با استفاده از ترکیبی از ESC و TSC-های متعلق به موش که از نظر ژنتیکی مورد اصلاح قرار گرفته بودند، یک چارچوب سه‌بعدی مبتنی بر ژل ایجاد کنند تا سلول‌های بنیادی به این ترتیب بتوانند درون آن رشد کنند و از روند شکل‌گیری یک جنین طبیعی استفاده کنند. زرنیکا گوتز در یک بیانیه‌ی مطبوعاتی می‌گوید:
ما می‌دانستیم تعامل بین انواع مختلف سلول‌های بنیادی برای توسعه مهم است؛ اما نکته‌ی قابل توجهی که از کار ما مشخص شده، آن است که در اینجا یک مشارکت واقعی رخ می‌دهد؛ این سلول‌ها واقعا هدایت‌کننده‌ی یکدیگر هستند. بدون وجود این همکاری، توسعه‌ی صحیح شکل و فرم و فعالیت به‌موقع سازوکارهای کلیدی بیولوژیکی به‌درستی انجام نخواهد شد.
پس از حدود 4 روز و نیم، محققان چند رویان زنده در اختیار داشتند که درست مثل رویان معمولی موش به نظر می‌آمدند. این روند معمولی حتی تا زمانی که آن‌ها شروع به ایجاد تمایز و تبدیل به بافت‌ها و دستگاه‌های متفاوت کردند نیز برقرار بود. تا روز هفتم، رویان خود را به دو بخش اصلی سازمان‌دهی کرده بود؛ این دو بخش شامل جفت جنین اولیه و موش واقعی بودند.
در تصویر اصلی این گزارش، شما می‌توانید رویان موش را در طی 96 ساعت (سمت چپ) و همچنین در زمان 48 ساعت پس از مرحله‌ی بلاستوسیست (سمت راست) ببینید. قسمت قرمز مربوط به بخش رویانی و قسمت آبی مربوط به حالت فرارویانی است که در نهایت به شکل گرفتن جفت جنینی خواهد انجامید.
در هیچ مرحله‌ای از فرایند، سلول تخم یا سلول اسپرمی برای توسعه‌ی حیات مورد نیاز نبود. زرنیکا گوتز در گفتگو با پایگاه نیوساینتیست اعلام کرد که این جنین‌ها بسیار شبیه به جنین‌های طبیعی موش بوده‌اند. وی توضیح داد:
ما دو نوع از سلول‌های بنیادی را در کنار هم قرار دادیم؛ کاری که قبل از این هرگز انجام نشده بود. این کار به آن‌ها اجازه می‌دهد که با یکدیگر ارتباط داشته باشند. ما در ادامه مشاهده کردیم که سلول‌ها می‌توانند خود را بدون کمک ما سازمان‌دهی کنند.
رویان‌ها قبل از اینکه از بین برده شوند، به مرحله‌ای از توسعه رسیدند که تقریبا معادل یک‌سوم از راهی را که یک موش در طی دوران حاملگی سپری می‌کند، طی کرده بودند.
محققان اذعان دارند که رویان ایجادشده می‌تواند تا فراتر از این نقطه هم برای توسعه‌ی خود تلاش کند و تأکید می‌کنند که می‌تواند این کار را بدون افزودن سلول‌های بنیادی اولیه‌ی درون‌پوستی (اندودرم) برای رشد دادن کیسه‌ی زرده انجام دهد. کیسه‌ی زرده یک غشای ضخیم است که به رویان متصل می‌شود و مواد مغذی و سلول‌های خون را برای آن فراهم می‌کند؛ تا زمانی که جفت به‌طور کامل بتواند عملکرد خود را به دست آورد.
باید توجه داشتیم باشیم که با وجود جالب بودن فرایند توسعه‌ی حیات از مراحل اولیه به‌طور مصنوعی و با اینکه همه‌ی ما از دیدن چنین امکانی شگفت‌زده می‌شویم؛ اما هدف اصلی از این پروژه، ایجاد حیات به‌صورت مصنوعی نبوده است. پژوهشگران قصد داشته‌اند دیدگاه جدیدی از اینکه در مراحل اولیه‌ی حیات چه اتفاقی می‌افتد، ارائه دهند. در طول سه‌ماهه‌ی اول بارداری انسان، بیش از دوسوم موارد به مرگ جنین منجر می‌شود و هیچ کسی با اطمینان کامل نمی‌تواند بگوید چرا این اتفاق روی می‌دهد.
با رشد یافتن زندگی مصنوعی که نیاز به هیچ سلول تخم یا سلول اسپرمی نداشته باشد و بتواند در خارج از رحم رشد داده شود، محققان یک منبع ثابت از جنین‌های آزمایشی در اختیار خواهند داشت تا بتوانند از طریق آن به جزئیات ریز مورد مراحل اولیه‌ی شکل گرفتن حیات در دوره‌ی جنینی پی ببرند.
گام بعدی این خواهد بود تا ببینند آیا روش مورد نظرشان می‌تواند با استفاده از سلول‌های بنیادی انسان هم جواب دهد یا خیر. این چیزی است که تیم پژوهشی باور دارد که دستیابی به آن ممکن است. زرنیکا گوتز همچنین در این باره توضیح می‌دهد:
ما فکر می‌کنیم تقلید از بسیاری از رویدادهای نمو جنینی که قبل از 14 روزگی اتفاق می‌افتد، با استفاده از جنین انسان و سلول‌های بنیادی فراجنینی با به کار گرفتن روشی شبیه به کاری که ما برای سلول‌های بنیادی موش انجام دادیم، ممکن خواهد بود. ما بسیار خوش‌بین هستیم که این پژوهش امکان مطالعه‌ی وقایع کلیدی در این مرحله‌ی مهم از توسعه‌ی انسانی را بدون نیاز به کار روی رویان در اختیار ما می‌گذارد. دانستن اینکه توسعه‌ی جنین به‌طور معمول به چه شکل رخ می‌دهد، به ما اجازه خواهد داد تا دریابیم که در مراحل سه‌ماهه‌ی نخست، چه رویداد اشتباهی در روند رشد جنین رخ می‌دهد.
دستاوردهای این پژوهش در مجله ساینس منتشر شده است.
