ارتباط بین علوم مختلف

نگاهی کوتاه به علم سلولی تکوین و ارتباط این رشته با نانوتکنولوژی

تا اوایل قرن بیستم میلادی، جنین‌شناسی یک علم کاملاً توصیفی قلمداد می‌شد و جنین‌شناسان بیشتر به بررسی ریختی جنین انسان و سایر جانوران و ترسیم و توصیف آناتومی آن‌ها می‌پرداختند. اما به تدریج و با پیشرفت‌های شگرفی که در سایر گرایش‌های زیست‌شناسی از قبیل ژنتیک و زیست‌شناسی سلولی و مولکولی صورت گرفت، نه تنها رویکرد زیست‌شناسان به این علم تغییر کرد، که موجب پدید آمدن علمی به نام زیست‌شناسی تکوینی شد. در این گرایش نوین، تمامی عواملی که بر تعیین سرنوشت سلول‌ها، بافت‌ها و حتی اندام‌ها تأثیرگذارند، در تمامی موجودات زنده مانند گیاهان، قارچ‌ها، حشرات، دوزیستان و حتی کرم‌ها بررسی می‌شوند.
یکی از عوامل مهم در تعیین سرنوشت سلول‌ها، بیان ژن‌های مختلف و کنترل ژنی است. همانطور که می‌دانید، همه‌ی سلول‌های بدن یک جاندار از لحاظ محتوای ژنی با یکدیگر مشابه هستند، ولی همه‌ی ژن‌ها، در همه‌ی سلول‌ها فعال و روشن نیستند و همین موجب تمایز و ایجاد تفاوت بین سلول‌ها می‌شود. (به‌‌ همان مثال بالا توجه کنید)
در زیست‌شناسی تکوینی، نقش برهمکنش‌های بین سلولی و بیان ژن‌ها در تکوین تمامی بافت‌ها و اندام‌ها مانند مثال لنز بررسی می‌شود.
یکی از بیشترین موضاعاتی که در علم تکوین مورد بررسی و تحقیق قرار می گیرد ، موضوع ناباروی و علل آن است. که این علل می تواند ژنتیکی باشد (از مهمترین موارد) که بیشتر به این مورد اشاره خواهیم کرد و نیز تاثیرات آلودگی ها و روش های زیبایی از جمله بوتاکس که در ناباروری تاثیر بسزایی دارند.
ناباروری در مردان و علل ژنتیکی و راههای درمان

از آنجائیکه روش های کمک باروری (ART)پدیده نسبتا جدیدی است، هنوز تاثیر وراثت و فراوانی جهش ها و یا بیان ژن تغییر یافته به طور کامل درک نشده است. انتقال کارآمد ژن هدف به گامت ها، جنین و بافت های تولید مثلی می تواند ابزار قدرتمندی برای دستکاری و مطالعه مکانیسم های خاص اساسی ناباروری باشد.
برای کمک به روشن شدن مکانیسم های ملکولی زمینه ای ناباروری ایدیوپاتیک مردان به دستکاری عملکرد ژن در بیضه ها و اسپرم نیاز است. انتقال ژن بواسطه اسپرم(SMGT)، و انتقال ژن بواسطه تستوسترون (TMGT)، انتقال درون تنی ژن(IVTG)، و انتقال ژن بواسطه ویروس، همگی برای تحقق این اهداف توسعه یافته اند، اما به علت تحویل و بیان ناکارآمد ترانسژن، همچنان محدود می باشند. بنابراین، نیازی مبرم به ارائه روش های جدید برای مهندسی و دستکاری اسپرم احساس می شود. نانوذرات ،کاندید امیدوارکننده ای هستند که از پتانسیل مناسبی برای ارتقاء روش هایی معمول مانند انتقال ژن بواسطه اسپرم(SMGT) برخوردارند. نانوذرات با رساندن انواع ترکیبات بیولوژیکی به اسپرم، می توانند ابزاری قدرتمند برای بررسی مسیرهای مولکولی باشند که ممکن است زمینه ساز ناباروری ایدیوپاتیک گردند.
استفاده از حامل های نانو و درونی سازی خود به خودی آن ها در سلول های هدف در مقایسه با انتقال مرسوم و انتقال ویروسی مزایای متعدد می گردد.

توسعه سیستم های نانوذرات برای مهندسی اسپرم

نانو فناوری پزشکی ، از طریق توسعه ابزارها و روش های حساس برای بررسی مکانیسم های پاتوفیزیولوژیک مناسب که زمینه ساز چنین شرایطی هستند، رویکردهای موجود برای تحقیق، تشخیص و درمان بیماری های مختلف را دگرگون کرده است. نانووکتورهای هدفمند (حامل های نانو) برای تحویل بیولوژیکی را می توان با تسهیل انتقال دقیق مقادیر زیادی از محموله های مولکولی به مقاصد سلولی خاص مناسب ساخت در حال حاضر از آن ها برای رساندن ترکیبات به اسپرم برای بررسی اثرات آن بر مسیرهای مولکولی و تسهیل SMGT استفاده می شود.
یکی از راه حل های جالب استفاده از نانوفیبریل های است که از لحاظ مواد و محتوی شبیه ماتریکس خارج سلولی است و کاربرد آن کشت سلولی های اسپرماتوگنی (سلولهای بنیادی تولید اسپرم) بر روی آن است.و ادامه در مراحل مختلف کشت سلول بنیادی ، وارد بدن فرد میشود.

چشم انداز آینده سیستم های تحویل نانوذرات

استفاده از نانومواد برای بیولوژی تولید مثل از پتانسیل بسیاری برای توسعه در سال های آینده برخوردار است. تجزیه و تحلیل عمقیِ مکانی و زمانی بیان ژن برای تعیین ژن های دخیل در مراحل مختلف رشد و بیماری بسیار مفید است. مدل های حیوانی، مبنای تحقیقات را تشکیل می دهند و رفاه حیوانات به دلایل اخلاقی، علمی، حقوقی و اقتصادی از اولویت بالایی برخوردار است. یکی از مزیت های خاص ابزار تحویل بواسطه نانوذرات برای تحقیقات ژنتیک مولکولی بهبود آشکار مدل های حیوانیِ مورد استفاده برای این تحقیقات است.
سه اصل اساسی استفاده انسانی از حیوانات در تحقیقات علمی عبارتند از: 1) جایگزین کردن حیوانات با روش های جایگزین و یا عدم استفاده از حیوانات ، 2) کاهش تعداد حیوانات مورد استفاده برای به دست آوردن اطلاعات از تعداد کمتری از حیوانات و 3 ) اصلاح روش انجام آزمایش بطوریکه اطمینان حاصل شود حیوانات حتی الامکان رنج کمتری می برند.
توانایی مهندسی اسپرم در شرایط آزمایشگاه (برون تنی) با استفاده از فناوری نانو ذرات نشان دهنده ظریف ترین پالایش روش مرسوم انتقال ژن به واسطه اسپرم است، و می تواند نیاز به تکنیک های معدوم نمودن حیوانات ، ریزجراحی، و روش های تهاجمی مانند الکتروپوریشن را از بین ببرد. بدون نیاز به جراحی حیوانات، نه تنها رفاه کلی حیوانات بهبود می یابد بلکه، کاهش قابل توجه هزینه های کلی روش برای سازمان های تامین کننده ی هزینه های چنین تحقیقاتی بسیار آشکار است زیرا مسکن ها، بی حس کننده ها، ابزار جراحی، و مسکن / مراقبت از حیوانات کاملا غیر ضروری خواهد بود. سیستم های تحویل به واسطه نانو تنها نیاز به نمونه منی هدف دارد، که می توان آن را به آسانی با استفاده از تکنیک های جمع آوری دامپزشکی از برخی نمونه های حیوانی به دست آورد (به عنوان مثال گراز، و یا اسب نر). بنابراین بستر نانوذرات مقاوم می تواند نقطه عطف مهمی در زمینه تحقیقات باروری بوده و منجر به انقلابی در روش شناسی پژوهشی مورد استفاده برای انتقال ترکیبات بیولوژیکی به گامت ها برای اهداف پژوهشی تحقیقاتی شده است.
هما دانشمند
کارشناسی ارشد سلولی – تکوین