کارخانه حيواني براي توليد عضو انساني
سلول‌هاي اصلي عضوي كه مي‌سازيم از خود شخص بيمار گرفته مي‌شودو به اين ترتيب احتمال رد ژنتيكي بافت پيوندي به مراتب كمتر خواهد بود.
توليد فرآورده‌هاي دارويي در حيوانات علفخواري كه در شيرشان فرآورده‌هاي پروتئيني توليد مي‌كنند از نظر اقتصادي مقرون به صرفه و در مقايسه با روش‌هايي نظير كشت بافت به‌مراتب ارزان‌تر است. اهميت حيوانات تراريخته در انجام تحقيقات علمي و دستيابي به روش‌هاي جديد در درمان بيماري‌ها بر جامعه علمي پوشيده نيست.
بتازگي پژوهشكده رويان از اجراي طرح تحقيقاتي بزرگ توليد اعضاي پيوندي انسان در بدن حيوانات تراريخته خبر داده است كه مي‌تواند نويدبخش دستاورد جديدي در درمان بيماراني باشد كه به دليل از كار افتادن زودرس يا نارسايي ارگان‌ها و اعضاي حياتي مانند كبد، قلب، كليه و لوزالمعده با مشكلات بسيار زيادي دستوپنجه نرم مي‌كنند.
اگرچه كشور ما از كشورهاي پيشرو در زمينه پيوند اعضا نيست اما در حال حاضر تنها راه دستيابي به اعضاي پيوندي استفاده از اعضاي بدن فردي است كه دچار مرگ مغزي شده باشد. ولي اين تازه آغاز ماجراست.
حتي پس از انجام عمل پيوند نيز، خطر پس‌زدن بافت پيوندي در كمين بيمار است. اما با عملي شدن اين طرح مي‌توان با استفاده از سلول‌هاي بنيادي بيمار نيازمند، عضو مورد نظر را در بدن حيوان توليد كرد و سپس عضو ساخته شده را كه منشا انساني دارد، به بيمار پيوند زد.
با دكتر محمدحسين نصراصفهاني، رئيس پژوهشكده زيست فناوري پژوهشگاه رويان و مجري طرح توليد اعضاي پيوندي انسان در بدن حيوانات گفت‌وگويي انجام داده‌ايم كه در ادامه مي‌خوانيد.
شايد يكي از طرح‌هاي جنجالي كه توجه اصحاب رسانه و علاقه‌مندان به فناوري‌هاي علمي و پژوهشي را به پژوهشگاه رويان جلب كرد و به قول معروف اسم رويان را بر سر زبان‌ها انداخت، حيوانات تراريخته بود. اساسا حيوانات تراريخته چه ويژگي‌هايي دارند و برتري آنها در مقايسه با حيوانات معمولي چيست؟
بطور كلي حيوان تراريخته حيواني است كه يك ژن اضافي دارد. همه حيوانات مانند انسان‌ها صاحب يك هسته سلولي هستند. در هسته سلولي ژنوم يا توالي DNA وجود دارد كه شاخص آن شخص، حيوان يا يك گونه بخصوص است. تراريخته يعني اين‌كه ويژگي‌هاي ژنتيكي موجود زنده را تغيير داده يا به عبارت ديگر در اين فرآيند ژني را به مجموع ژن‌هاي موجود در هسته سلولي اضافه كرده‌ايم كه در زبان انگليسي از آن تحت عنوان Transgene نام برده مي‌شود. بنابراين حيوان تراريخته يا ترانس‌ژن داراي يك ژن اضافه بر معمول در ژنوم است.
براساس روش‌هاي مهندسي ژنتيك مي‌توان اين فرآيند را به گونه‌اي مهندسي كرد كه اين ژن دربردارنده دستور ساخت پروتئين مورد نظر ما باشد. فرض كنيد مي‌خواهيم دارويي با خواص پروتئيني مانند انسولين توليد كنيم. روزانه ميليون‌ها نفر در سطح دنيا ملزم به تزريق انسولين هستند. ما پروتئيني مانند انسولين يا هر پروتئين ديگري كه مورد نظرمان باشد، انتخاب مي‌كنيم. مي‌دانيم در شير حيوانات پروتئين توليد مي‌شود.
در حقيقت در شير حيوانات پروتئين‌هاي زيادي وجود دارد. بر اين اساس حيوان را به گونه‌اي مهندسي مي‌كنيم يا به روشي در آن دستكاري ژنتيكي مي‌كنيم كه دارو يا پروتئين مورد نظر فقط در شير حيوان توليد شود. بنابراين همزمان با توليد شير اين پروتئين هم توليد مي‌شود. در بالادست هر ژن، پروموتر يا ساختاري وجود دارد كه به توليد پروتئين منجر مي‌شود و در توليد پروتئين نقش دارد.
براي مثال اگر پروتئين كازئين را در نظر بگيريم سر راه آن ساختاري به نام پروموتر وجود دارد كه ژن را وادار مي‌كند از روي DNA ، RNA و از روي RNA پروتئين مورد نظر را بسازد. با توجه به اين‌كه پروتئين در شير حيوان توليد مي‌شود ما پروموتر شيري را انتخاب مي‌كنيم و به جاي آن ژن مورد نظرمان را قرار مي‌دهيم. براي مثال ما ژن Tpa يا ژن توليدكننده توالي پروتئيني Tpa را سر راه پروموتر به ژن كازئين گذاشته‌ايم. بنابراين وقتي حيوان متولد مي‌شود در شير حيوان به جاي كازئين يا همراه كازئين پروتئين مورد نظر ما هم ساخته مي‌شود. با اين روش مي‌توانيم حيواناتي را توليد كنيم كه در فرآورده شيري داراي پروتئين مورد نظر باشند.
در حال حاضر طرح حيوانات تراريخته و توليد نسل سوم اين گروه از حيوانات به كجا رسيده است؟
نسل اول حيوانات تراريخته زايمان كرده‌اند. نسل دوم اين حيوانات هم زايمان كرده‌اند و در حال حاضر به نسل سوم رسيده‌ايم. اينها هم بايد يك سال از عمرشان بگذرد تا به سن باروري برسند و به اين ترتيب نسل‌هاي بعدي حيوانات تراريخته متولد شوند. در شير همه حيوانات از نسل اول تا نسل سوم داروي پروتئيني مورد نظر وجود دارد.
اولين پروژه‌اي كه به نوعي با هدف كمك گرفتن از حيوانات تراريخته در روند درمان بيماري‌ها مطرح شد، توليد پروتئين‌هاي نوتركيب در شير اين گروه از حيوانات است. اين طرح تا چه حد پيشرفت داشته و دستاوردهاي عيني اين كار چه بوده است؟
براي اين‌كه اين طرح به صرفه اقتصادي برسد بايد روزانه حداقل 500 تا 1000 كيلو از شير اين بزهاي تراريخته را در اختيار داشته باشيم تا بتوانيم به ميزان كافي دارو تخليص كنيم. تكثير اين موجودات و ازدياد نسل آنها، ما را به مقدار شير لازم براي تخليص دارو نزديك مي‌كند. اما همچنان لازم است در زمينه چگونگي استخراج اين پروتئين‌هاي نوتركيب از شير حيوانات تحقيقاتي را انجام دهيم تا به اين توانايي دست يابيم.
در حقيقت ما به دنبال هدفي هستيم كه دست يافتن به آن كار ساده‌اي نيست. اما ما از همان ابتدا كه يك روز به فكر حيوانات شبيه‌سازي شده يا حيوانات تراريخته افتاديم مسيري طولاني و پرفراز و نشيب را پشت سر گذاشتيم تا اين‌كه عنوان حيوانات شبيه‌سازي شده به سمبل توانمندي كشورمان مطرح شد. پس از آن به فكر حيوانات تراريخته افتاديم و در مراحل بعدي تحقيقات دريافتيم پروتئين‌هاي نوتركيب در شير حيوانات يافت مي‌شود. استخراج دارو از شير مرحله بعدي براي رسيدن به هدف نهايي است.
با توجه به آنچه گفتيد به اين نتيجه مي‌رسيم كه اساسا طرح حيوانات تراريخته با هدف توليد دارو مطرح شد. چطور شد كه ايده توليد اعضاي پيوندي انسان در بدن حيوانات هم در قالب اين طرح مورد توجه قرار گرفت؟
در دوره‌اي كه به توانمندي توليد حيوانات تراريخته دست يافتيم، در پژوهشكده زيست فناوري پژوهشگاه رويان در دو گروه مجزاي سلول‌هاي بنيادي و تراريخته تحقيقاتي را درباره قابليت‌هاي اين طرح انجام داديم. نتايج به دست آمده نشان داد مي‌توانيم از طريق دستكاري ژنتيكي جنيني توليد كنيم كه فاقد يك عضو باشد؛ يعني اين حيوانات يك عضو نداشته باشند مانند انسان‌هايي كه از بدو تولد يك كليه ندارند.
در اين طرح كه در حال انجام مقدمات اوليه آن هستيم از طريق دستكاري ژنتيكي، جنين حيوان مورد نظر توليد مي‌شود كه پس از انتقال به رحم، مراحل رشد جنيني را سپري مي‌كند با اين تفاوت كه اين جنين فاقد توانايي توليد يك عضو مشخص است.
ويژگي اين جنين‌ها در مقايسه با جنين معمولي اين است كه اگر با سلول‌هاي بنيادي انساني كه از فرد بيمار گرفته شده در آزمايشگاه مكمل‌سازي شود به جاي عضو حيواني مورد نظر نمونه انساني آن عضو در بدنش توليد مي‌شود كه در آينده مي‌توان از آن در پيوند عضو به انسان استفاده كرد، در صورتي كه ساير اعضاي بدن اين حيوان، منشا حيواني دارد.
به نظر مي‌رسد استفاده از بدن حيوان به عنوان بستري با ويژگي‌هاي خاص ژنتيكي در عملكرد عضو انساني اختلال ايجاد كند. آيا از نظر عملي توليد اعضاي پيوندي انسان در بدن حيوانات امكان‌پذير است؟
اين كار در حيوانات براي اولين بار در ژاپن انجام شد. محققان ژاپني موفق شدند حيواني توليد كنند كه يك عضو آن از سلول‌هاي بنيادي حيوان ديگر ساخته شده بود و قابليت پيوند به حيواني كه از سلول‌هاي بنيادي آن براي توليد آن عضو استفاده شده بود، هم داشت. بنابراين انجام چنين كاري از نظر علمي ثابت شده است و ما هم در تلاش هستيم در قالب طرحي مشابه به اين توانمندي دست پيدا كنيم. در حقيقت در اين روش سلول‌ها با هم آميخته شده و عضو جديدي را مي‌سازند و اصلا تبادل ژني انجام نمي‌شود كه بخواهد در عملكرد اين عضو اختلال ايجاد كند.
همان طور كه اشاره كرديد در ژاپن هم تحقيقات مشابهي انجام شده است. بنابراين ما اولين كشوري نيستيم كه در اين زمينه تحقيق مي‌كنيم. آيا طرح‌هاي مشابه در كشورهاي ديگر عملي شده است؟
براساس اطلاعاتي كه دارم و تحقيقاتي كه در اين زمينه انجام داده‌ام بجز ژاپن در هيچ كشور ديگري تحقيقاتي مشابه در اين زمينه انجام نشده است. البته امكان ادغام يا به عبارتي تركيب سلول‌هاي جنيني در مراحل اوليه، در بسياري از كشورها مورد توجه قرار گرفته و بررسي‌هايي در اين باره انجام شده است اما نه با اين هدف كه بخواهند عضوي را به طور كامل به اين روش بسازند.
ما از آغاز از يك طرح تحقيقاتي صحبت كرديم و گفتيم قرار است چنين طرحي را اجرايي كنيم تا به اين توانمندي دست يابيم. در حقيقت مي‌خواهيم حيوان يا جنيني را به روش مهندسي ژنتيك توليد كنيم كه با سلول‌هاي بنيادي انساني مكمل‌سازي شود و عضو مورد نظرمان را بسازد. در اين روش ژن‌هاي انسان و حيوان با هم ادغام نمي‌شود؛ اما با توجه به اين‌كه آن حيوان نمي‌تواند يك سلول را توليد كند از سلول‌هاي مكمل كه از سلول‌هاي بنيادي انساني هستند براي اين كار استفاده مي‌كنيم.
با توجه به گفته‌هاي شما اجرايي شدن اين طرح مستلزم عبور از مراحل مختلف است. مسلما براي رسيدن به هدف راهي طولاني را پيش رو داريم. براي محقق شدن اين هدف چه مقدماتي لازم است؟
قطعا رسيدن به هدف مستلزم در اختيار داشتن امكانات، ابزارها و مواد مختلف است. اما اگر امروز ما اين تفكر را شكل داده‌ايم كه اين طرح را به مرحله اجرايي برسانيم اين يك توانمندي محسوب مي‌شود كه خوشبختانه ما اين توانمندي را داريم. زماني كه كلونينگ يا شبيه‌سازي براي نخستين بار در رويان مطرح شد بيشتر شبيه به يك رويا بود، اما امروزه نه تنها به دانش شبيه‌سازي دست يافته‌ايم بلكه موفق شده‌ايم حيوانات تراريخته را هم به روش مهندسي ژنتيك توليد كنيم. پژوهشگاه رويان اين توانمندي را دارد كه اگر زمينه‌هاي مالي و اعتباري فراهم باشد و پشتيباني شود مي‌تواند كارهاي بزرگي را به همت محققان اين مركز انجام دهد.
آيا تمام اعضاي بدن انسان به اين روش قابل توليد است يا محدوديت‌هايي در اين زمينه وجود دارد؟
ما چنين ادعايي نداريم كه به اين روش بتوانيم تمام اعضاي بدن را توليد كنيم. شايد يك يا دو عضو مهم بدن به اين روش قابل توليد باشد كه به نظر مي‌رسد يكي از آنها پانكراس يا لوزالمعده باشد.
حتي در پيوند عضو انساني هم احتمال پس‌زدن بافت پيوندي وجود دارد. آيا بافتي كه در بدن حيوان رشد يافته در انجام عمل پيوند تداخلي ايجاد نمي‌كند؟
سلول‌هاي اصلي عضوي كه مي‌سازيم از خود شخص بيمار گرفته مي‌شود. بنابراين دقيقا شبيه سلول‌هاي بدن بيمار است و به اين ترتيب احتمال رد ژنتيكي بافت پيوندي به مراتب كمتر خواهد بود. اما انجام اين روش با نگراني‌هاي ديگري همراه است.
براي مثال اگر بتوانيم به اين روش يك لوزالمعده كامل بسازيم قطعا بايد عروق آن را جايگزين كنيم كه انجام اين كار با مشكلات زيادي همراه است. به هر حال روال انجام كارهاي پژوهشي در سطح دنيا به همين صورت است يعني ابتدا ايده‌اي مطرح مي‌شود و بعد تلاش مي‌كنند مشكلات مرتبط با آن هم مرتفع شود. به همين علت ما از اين طرح به عنوان يك طرح تحقيقاتي نام برده‌ايم. اين طرح يك طرح درماني نيست اما پيش‌بيني مي‌شود بتواند ما را قدمي به درمان نزديك‌تر كند.
در زمينه سلول‌هاي بنيادي تنها درباره توليد اندام‌هايي مانند قلب و پوست و درمان بينايي صحبت شده است. اما نكته مهم اين است به رغم اين‌كه سال‌ها در زمينه طرح‌هاي تحقيقاتي رويان خبرهايي را شنيده‌ايم هيچ‌گاه از نمونه‌هاي عيني نتايج اين تحقيقات صحبت نمي‌شود. آيا درمان‌هاي موفقيت‌آميزي به كمك سلول‌هاي بنيادي داشته‌ايم؟
نصر اصفهاني: براي توليد اعضاي پيوندي انسان در بدن حيوانات، سلول‌هاي اصلي عضوي كه مي‌سازيم از خود شخص بيمار گرفته مي‌شود. بنابراين دقيقا شبيه سلول‌هاي بدن بيمار است و به اين ترتيب احتمال رد ژنتيكي بافت پيوندي به مراتب كمتر خواهد بود
درحقيقت موارد درماني موفقيت‌آميزي را شاهد بوده‌ايم، اما نكته‌اي كه بايد مورد توجه قرار گيرد، اين است كه وقتي از سلول‌درماني صحبت مي‌شود، موضوع با پيوند يك عضو متفاوت است. در سطح دنيا هم در حال حاضر سلول‌درماني در آغاز راه و مراحل ابتدايي است. محققان در سطح دنيا در تلاش هستند روزي در عضودرماني و پيوند عضو هم به موفقيت دست يابند. در پژوهشگاه رويان تزريق سلول‌هاي بنيادي به قلب در تعداد زيادي از افراد مبتلا به سكته قلبي انجام شده است.
نتايج به دست آمده نشان داده است اين سلول‌ها توانايي تپش قلب و پمپاژ خون به ساير قسمت‌هاي بدن را دارد و مرگ و مير افراد مبتلا به بيماري‌هاي قلبي و عروقي را كاهش مي‌دهد. اين پروژه در فاز باليني با همكاري دانشگاه‌هاي علوم پزشكي انجام شده است. سلول‌درماني در درمان بيماري‌هاي پوستي در بسياري از بيماران مانند ديابتيها كه به علت قطع انگشتان پا دچار عفونت پوستي شده‌اند نيز با همكاري مراكز درماني كشور و دانشگاه‌ها انجام شده كه موفقيت‌آميز بوده است.
به نظر مي‌رسد طرح سلول‌هاي بنيادي و حيوانات تراريخته به موازات هم پيش مي‌روند. چه تفاوتي بين اين دو طرح وجود دارد؟
در پژوهشگاه رويان، سه پژوهشكده زيست فناوري، سلول‌هاي بنيادي و علوم توليدمثل داريم كه هر كدام از آنها رسالت خاصي داشته و در عين حال با هم همكاري دارند. اين پژوهشكده‌ها در همكاري با هم براي رسيدن به هدف تلاش مي‌كنند به اميد اين كه سطح علمي و پزشكي و سلامت كشور ارتقا پيدا كند. در آينده مي‌توان از سلول‌هاي بنيادي به توليد عضو رسيد، اما در حال حاضر اين شرايط مهيا نشده است. در سطح دنيا محققان گام به گام حركت مي‌كنند تا در زمينه سلول‌هاي بنيادي يا سلول‌درماني تحقيقاتي را انجام داده و به موفقيت دست يابند.
مگر سلول‌هاي بنيادي چه محدوديتي دارند كه براي توليد اعضاي بدن انسان به سراغ حيوانات رفتيد؟
سلول‌درماني روشي براي اضافه كردن سلول است، اما ساختن عضو به مراتب بسيار پيچيده‌تر است. در حال حاضر ما از اين دو فناوري براي انجام تحقيق درباره توليد اعضا استفاده مي‌كنيم. در قلب بيش از 20 تا 30 نوع سلول مختلف ساخته مي‌شود.
اگر بخواهيم اين سلول‌ها را در آزمايشگاه كنار هم قرار دهيم، كار پيچيده‌اي است. لذا به دنبال روش‌هاي مختلفي هستيم تا بتوانيم اين محدوديت‌ها را از ميان برداريم، مثلا نمي‌توان سلول‌هاي قلبي را در آزمايشگاه در قالب يك عضو كنار هم قرار داد، البته قطعا براي حل اين مشكلات و محدوديت‌ها هم راهكارهايي وجود دارد. مثلا با استفاده از سلول‌هاي بنيادي در حيوانات قلب هم ساخته‌اند، اما بدون شك راهي طولاني در پيش داريم.
خيلي از پژوهشگاه‌هاي علمي مانند پژوهشگاه رويان از طرح‌هاي خوب صحبت مي‌كنند، اما به نظر مي‌رسد بسياري از اين طرح‌ها به نتيجه نمي‌رسد و نيمه‌كاره رها مي‌شود. چه مشكلاتي اجرايي شدن اين طرح‌ها را به تعويق مي‌اندازد؟
شايد يكي از مهم‌ترين دلايلي كه موجب مي‌شود پژوهشگاه‌ها علاقه‌اي نداشته باشند در حاشيه اخبار و رسانه‌ها قرار گيرند، همين باشد. درحقيقت هدف پژوهشگاه انجام طرح‌هاي پژوهشي است كه ممكن است در اجراي آنها موانعي وجود داشته باشد كه انجام آنها را به تعويق اندازد. اين در حالي است كه ممكن است به نظر برسد اين طرح‌ها نيمه‌كاره رها مي‌شود.
در پژوهشگاه رويان ما درباره طرح‌هايي صحبت مي‌كنيم كه از نظر علمي قابل انجام يا به عبارتي شدني است. بنابراين هيچ محدوديتي براي اجرايي شدن آن وجود ندارد. پروژه‌ها و طرح‌هايي كه تا به حال در اين پژوهشگاه صحبت شده نيز پروژه‌هايي است كه با موفقيت نسبي انجام شده است.
در حال حاضر در شرايط تحريم هستيم. يكي از بزرگ‌ترين آسيب‌هاي تحريم متوجه پروژه‌هاي علمي ـ تحقيقاتي است. با استفاده از امكانات داخلي مي‌توان اين طرح را اجرايي كرد؟
قطعا تحقيقات نياز به همكاري و ارتباط مشترك بين كشورها دارد. براي انجام تحقيقات به يك مجموعه امكاناتي نياز داريم كه بايد از خارج وارد شود و تحريم‌ها تا حدي اين روند را تحت تاثير خود قرار مي‌دهد كه بايد براي اين محدوديت راهكارهايي را پيدا كنيم.
پيش‌بيني مي‌كنيد براي اجرايي شدن اين طرح چقدر زمان لازم است؟
اگر مواد و امكانات لازم در دسترس باشد، اجرايي شدن اين طرح سه تا پنج سال به طول مي‌انجامد.
به نظر مي‌رسد پژوهشكده رويان از حمايت‌هاي مالي دولتي برخوردار نبوده است، اما بازديد رئيس‌جمهور از اين پژوهشكده شايد به اين معني باشد كه حمايت‌هاي دولتي در راه است.
البته اين پژوهشگاه تا حدي از حمايت‌هاي مالي دولتي استفاده مي‌كند، اما قطعا موفقيت ما مستلزم حمايت و پشتيباني بيشتر است.
تا چه حد به مرزهاي دانش در زمينه تحقيقات انجام شده در اين حوزه نزديك شده‌ايم. براي مثال جايزه نوبل زيست‌شناسي امسال به محققي اعطا شد كه در زمينه تبديل سلول‌هاي معمولي به سلول‌هاي بنيادي تحقيق كرده بود. ما تا چه حد به انجام تحقيقات مشابه نزديك هستيم؟
ما از تحقيقات مشابه انجام شده در اين زمينه الگو مي‌گيريم، اما براي رسيدن به مرزهاي دانش، راهي طولاني در پيش داريم، البته اين‌كه به جايي برسيم كه روزي جايزه نوبل بگيريم، قدري دور از انتظار است. اين شرايط در همه كشورها مشابه است. هيچ محققي به آساني برنده نوبل نمي‌شود.
اين‌كه ما سعي مي‌كنيم همگام با ديگر كشورها پيش برويم، خيلي خوب است، اما به نظر شما چه زماني رويان مي‌تواند خبرساز يا بهتر بگوييم در زمينه‌اي پيشگام باشد؟
در پژوهشگاه رويان كارهاي بزرگي انجام شده كه به نوعي نوآوري داشته است، اما اين طرح‌ها در سطحي نبوده كه در رسانه‌ها خبرساز شود. محققان اين مركز مقالاتي ارائه كرده‌اند كه در سطح بين‌المللي به چاپ رسيده است. چاپ شدن مقالات علمي در اين سطح راه را براي خبرساز شدن هموار مي‌سازد.
من به نوبه خود اميدوارم به عنوان يك عضو پژوهشكده رسالتي را كه در راستاي ارتقا و افزايش سطح علمي كشور به‌عهده داشته‌ايم، به هدف برسانيم. ما بايد بپذيريم كه خواستن توانستن است. ما توانمندي‌هاي زيادي در اختيار داريم و بايد دست به دست هم دهيم تا به موفقيت برسيم.