تلاش برای تولید اندام انسانی در بدن بُز

این موفقیت حاصل تلاش‌های محققان پژوهشکده زیست فناوری رویان است که به همت زنده‌یاد دکتر سعید کاظمی آشتیانی و دکتر محمدحسین نصر اصفهانی در سال 1383 با عنوان «پایگاه تحقیقات علوم سلولی» پایه‌گذاری شد و با تولد «شنگول» و «منگول»، بُزهای تراریخته حاوی ژن تولید پروتئین نوترکیب انسانی، حلقه تلاش‌های چندین ساله محققان پژوهشگاه رویان در زمینه تولید دام‌هایی به عنوان بیوراکتور زنده سازنده فرآورده‌های دارویی به ثمر نشست.

پروژه‌های شبیه‌سازی در پژوهشگاه رویان از سال 83 آغاز شد و در سال 85 اولین گوسفند شبیه‌سازی شده ایران و خاورمیانه با وزن تقریبی 3 کیلوگرم متولد شد؛ ولی بعد از 5 دقیقه تلف شد. پس از آن محققان این پژوهشگاه توانستند در سال 85 با تولد «رویانا»، نخستین حیوان شبیه‌سازی خاورمیانه را به دنیا آورند که تا سال 88 به حیات خود ادامه داد. این تحقیقات در این مرحله پایان نیافت، بلکه با توسعه آن دستاوردهای نوین دیگری به جامعه علمی کشور ارائه شد.

«مارال»، قوچ وحشی شبیه‌سازی شده ایرانی با انتقال هسته سلولی از یک راس قوچ وحشی به درون سلول تخمک بدون هسته یک گوسفند و انتقال جنین اولیه به رحم گوسفند است. در حالت عادی یک جانور از ترکیب دو سلول جنسی نر (اسپرم) و ماده (تخمک) ایجاد می‌شود. ترکیب این دو سلول منجر به ایجاد سلول تخم خواهد شد و تمام سلول‌های جانور مورد نظر حاصل تقسیم همین سلول تخم خواهند بود؛ ولی اگر والدینی وجود نداشته باشند که ترکیب سلول‌های آنها منجر به شکل‌گیری موجود جدیدی شود، با در دست داشتن یک سری کامل از ژن موجود مورد نظر (هسته سلول) و با استفاده از فناوری شبیه‌سازی امکان بازآفرینی آن جانور وجود دارد.

مارال قوچ وحشی شبیه‌سازی شده

فعالیت‌های تحقیقاتی این پژوهشکده در پنج آزمایشگاه «جنین شناسی» ، «پروتئین نوترکیب» ، «ژنتیک» ، «سلول‌های بنیادی» و «آندرولوژی» در حال پیگیری است.

تولید دارو در شیر بُز

موضوع کلون‌سازی (همانندسازی یا شبیه‌سازی) ، تکثیر غیرجنسی سلول‌ها است که طی آن با همانندسازی از روی سلول بالغ یک موجود زنده، نسخه‌ای مشابه موجود اولیه ساخته می‌شود. نخستین موفقیت انسان در کلون‌سازی یک پستاندار بالغ (گوسفند دالی) در سال ۱۹۹۶ توسط "یان ویلموت" انگلیسی و همکاران وی در مؤسسه راسلین (ادینبر، اسکاتلند) با انتقال هسته یک سلول سوماتیک (غیرجنسی) به درون سیتوپلاسم یک اووسیت (سلول جنسی ماده) که هسته‌اش خارج شده بود، به دست آمد.

با توجه به دستاوردهای این علم، امروزه محققان علم ژنتیک و بیوتکنولوژیست‌های مولکولی معتقد هستند که تلاش‌های آنها در این زمینه، می‌تواند به کاربردهای بسیار ارزشمندی در زمینه‌های پزشکی، کشاورزی و مانند آنها منجر شود.

زندگی شنگول و منگول قصه ما نیز با راه‌اندازی آزمایشگاه جنین شناسی در سال 1382 به منظور راه‌اندازی تکنیک‌های جنین‌شناسی بویژه تکنیک شبیه‌سازی به‌ منظور تولید حیوانات شبیه‌سازی شده و به دنبال آن تولید حیوانات تراریخت در پژوهشکده زیست‌فناوری رویان، پایگاه اصفهان، شروع شد.

شنگول و منگول

کار شبیه‌سازی با استفاده از تکنیک شبیه‌سازی به‌صورت Zona Intact بر روی گونه گوسفند آغاز شد و محققان این پژوهشکده در سال 1385 به دنبال تولد «رویانا» به این تکنیک به ‌صورت کامل دست پیدا کردند و موجب شد تا نام ایران در زمره اولین کشورهای خاورمیانه که در زمینه شبیه‌سازی موفق بوده‌اند، قرار گیرد.

این آزمایشگاه با دستیابی به این تکنیک، مطالعات خود را در زمینه شبیه‌سازی بر روی بُز و گاو ادامه داد که نتیجه آن تولد «حنا» در گونه بُز و «تامینا» و «بنیانا» در گونه گاو بوده است.

پس از آن، مطالعات این آزمایشگاه بر روی گونه بُز متمرکز شد و این بار پژوهشگران موفق شدند که تکنیک شبیه‌سازی بدون زونا یا Zona Free را در گونه بُز راه‌اندازی کنند. این محققان با استفاده از این تکنیک موفق به تولید بُزغاله «حبه انگور» شدند که حامل ژن tpA بود.

انجماد و ذخیره‌سازی و نگهداری طولانی ‌مدت بیومتریال تولیدمثلی در گونه‌های گوسفند و بُز، افزایش تعداد حیوانات تراریخت و افزایش شیرآوری گاوهای موجود در گاوداری‌های صنعتی و نیمه‌صنعتی از دیگر موفقیت‌های این آزمایشگاه است. افزایش شیرآوری از طریق تولید جنین گاوهای برتر و انتقال آنها به گیرنده‌های ضعیف‌تر به عنوان حامل بوده و با این روش گاوهای ضعیف ‌توانستند فرزندان دارای توان ژنتیکی بالا در زمینه شیرآوری تولید کنند.

این آزمایشگاه موفقیت‌هایی همچون تاسیس اولین بانک ژنوم گونه‌های درحال انقراض ایران، تولد اولین گوسفند شبیه‌سازی شده به نام «رویانا»، دستیابی به تکنولوژی فریز و انجماد جنین، تولید جنین‌های تراریخت و ایجاد 18 مورد حاملگی در گاوهای مربوط، تولد 2  مورد گاو شبیه‌سازی که در اثر عارضه هیدروالانتوئیس (که در مورد جنین‌های شبیه‌سازی شده امری معمول است) از دنیا رفت، انتقال ژن به داخل ژنوم اسپرم جهت تولید حیوانات تراریخت، فعال سازی تخمک برای اولین بار در ایران، تولد بُزغاله‌های چهار قلوی حاصل از لقاح آزمایشگاهی، تولد اولین بُز شبیه‌سازی خاورمیانه و پنجمین در جهان به نام «حنا»، حفظ گونه‌های در حال انقراض با استفاده از شبیه‌سازی بین گونه‌ای و تولد گوساله‌های حاصل از انجماد شیشه‌ای با نام‌های «آبگون» و «آبگینه» و تولد اولین مزرعه نمونه بُز سانن را در کارنامه خود به ثبت رسانده است.

آزمایشگاه جنین‌شناسی پژوهشکده بیوتکنولوژی در حال حاضر پروژه‌هایی همچون «تولید ارگان انسانی در بدن بُزهای تراریخته فاقد اُرگان مشخص (طرح مشترک با  آزمایشگاه پروتئین نوترکیب) و ایجاد اولین مرکز تحقیقات سلول‌درمانی در اسب را در دست اجرا دارد.

گروه جنین‌شناسی پژوهشکده زیست فناوری رویان درصدد است که تا افق 1400 تبدیل به مرکز ارجاع (رفرانس) بین‌المللی برای بیولوژی تولیدمثل گونه بُز شود و بتواند سلول‌های بنیادی جنینی را در گونه بُز استحصال کرده، در شرایط آزمایشگاهی کشت دهد و از آن برای تکثیر سریع و به‌نژادی بُز مرغوب داخل و خارج استفاده کند.

ایجاد و بهره‌برداری از مزرعه نمونه تکثیر نژادهای بومی گوسفند و بُز و بهره‌برداری از مرکز ملی سلول درمانی و طب تولید مثلی اسب از دیگر چشم‌اندازهای این گروه تعریف شده است.

تولید پروتئین‌های نوترکیب

تولید ساختارهای ژنتیکی لازم برای تولید حیوان تراریخت هدفی بود که موجب راه‌اندازی آزمایشگاه پروتئین‌های نوترکیب پژوهشکده بیوتکنولوژی در سال 1386 شد. این آزمایشگاه در حال حاضر دانش تولید پروتئین‌های نوترکیب در رده‌های سلولی و باکتریایی را در اختیار دارد؛ ضمن آن که به تهیه ساختارهای ژنتیکی پیشرفته، ساخت حامل‌های غیر ویروسی جهت انتقال ژن‌ها به سلول‌های یوکاریوتی و مهندسی ژنوم نائل شده است.

این بخش از پژوهشکده بیوتکنولوژی از سال 1390 نسبت به ساخت نانوذرات جهت استفاده در موارد مرتبط با طرح‌های در دست اجرا مانند خالص‌سازی پروتئین‌های نوترکیب اقدام کرده است.

تولید و بهینه‌سازی تولید و خالص‌سازی پروتئین نوترکیب Tenecteplase در رده سلولی یوکاریوت، ارتقای مقیاس تولید پروتئین نوترکیب Tenecteplase توسط رده سلولی جهت تولید در صنعت، تولید پروتئین نوترکیب  hIGF-1و GM-CSFانسانی در باکتریE.coli ، تولید پروتئین نوترکیب هیالورونیداز انسانی در رده سلولی یوکاریوت، ساخت و ارزیابی حامل از نوع حلقه کوچکDNA (DNA-Minicircle)   با بیان موقت و دائمی جهت بیان ژن هدف به صورت برون‌تن و درون‌تن و تولد اولین بزهای تراریخت حاوی ژن t-PA سنتز پلیمر پلی اتیلن ایمین شانه‌ای به عنوان حامل در انتقال مولکول‌های نوکلئوتیدی به درون سلول در شرایط برون‌تنی، تهیه و بهینه‌سازی نانوذرات مغناطیسی حاوی نیکل جهت خالص‌سازی پروتئین‌های نوترکیب و طراحی و ساخت ساختارهای ژنتیکی لازم برای اعتبارسنجی اهداف پیش‌بینی شده برای ریزRNA ها از دیگر طرح‌های اجرا شده در این آزمایشگاه است.

تولید اندام انسانی در بدن بُزهای تراریخت فاقد اُرگان مشخص و دستیابی به روش‌های نوین دستکاری ژنوم از طرح‌های در دستور کار این بخش است.

دستیابی به تکنیک‌های ژنتیکی

تولید داروها و واکسن‌های نوترکیب و جدید، ساخت کیت‌های تشخیصی، ایجاد میکروارگانیسم‌های دستکاری شده برای کاربردهای خاص، تولید پادتن‌های منوکلونال و  تشخیص‌های دقیق، پیشگیری و درمان اساسی بیماری‌ها از جمله دستاوردهای علم بیوتکنولوژی است و به همین دلیل این علم در حوزه‌های مختلفی رسوخ کرده است.

با توجه به اهمیت این علم، آزمایشگاه تحقیقاتی ژنتیک پژوهشکده زیست فناوری رویان در تیر ماه 1385 با هدف ارائه خدمات  به گروه‌های تحقیقاتی دیگر شکل گرفت و تمایز سلول‌های بنیادی به سلول‌های عصبی موضوع فعالیت آن انتخاب شد.

در حال حاضر این آزمایشگاه مطالعات گسترده‌ای در مورد دو پروتئین  FNDC5و PPARγ (proxisome proliferator activated-receptor gamma) آغاز کرده است و در تلاش است تا درک مناسبی از تاثیر و عملکرد و نیز مکانیسم‌های مولکولی این دو پروتئین در سلول‌های بنیادی و نیز روند تمایز عصبی و  قلبی به دست آورد که همسانه‌سازی ژن کلیدی FNDC5 و بررسی فعالیت‌های زیستی این ژن و نقش اصلی آن در تمایز سلول‌های بنیادی از دستاوردهای این تحقیقات است.

علاوه بر این، گروه پژوهشی ژنتیک مبادرت به ایجاد بانک وکتور کرده و همچنین مطالعات گسترده‌ای را در جهت شناخت مکانیسم مولکولی بیماری‌های نورو دژنراتیو و فاکتورهای ممانعت کننده در پیشرفت این بیماری‌ها آغاز کردند. بیماری‌های دژنراتیو گروهی از بیماری‌ها مانند آلزایمر و پارکینسون هستند که در نتیجه تخریب تدریجی سلول‌های عصبی در دستگاه مرکزی ایجاد می‌شوند.

تلاش برای درمان ناباروری مردان

آندرولوژی علمی است که به فعالیت‌های تولیدمثل مردان و اختلالات آن می‌پردازد و گروه آندرولوژی پژوهشکده زیست‌فناوری پژوهشگاه رویان در سال 1383 توسط دکتر محمدحسین نصر اصفهانی رییس پژوهشکده پایه‌گذاری شد.

این گروه، تحقیقات وسیعی در زمینه ناباروری مردان با همکاری مرکز باروری و ناباروری اصفهان انجام داده و یا در حال انجام آن‌ها است که نتیجه این تحقیقات در درمان برخی مشکلات ناباروری مردان و ارائه روش‌های کمک‌ باروری بسیار موثر بوده و بیماران از بسیاری از مزایای آن استفاده کرده‌اند.

در این گروه، تولید علم و تکنولوژی و سپس کاربرد آنها در بخش‌های دیگر، به‌خصوص بخش کلینیکی و درمانی یکی از اهداف اصلی تعریف شده است که در این راستا پروژه‌های مختلفی را با همکاری دانشگاه‌های مختلف همچون دانشگاه‌های علوم پزشکی، پیام نور و آزاد به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم اجرایی کرده است.

با توجه به ضرورت و اهمیت شناخت و عوامل موثر بر ایجاد ناباروری و افزایش شانس فرزنددار شدن در هنگام استفاده از تکنیک‌های کمک‌باروری، این گروه مطالعات پایه‌ای بسیار قوی و برنامه‌ریزی شده‌ای را در این سطح انجام داده است.

بر این اساس، محققان این بخش مطالعات خود را در زمینه‌هایی همچون بررسی عوامل پاتولوژیک در ایجاد ناباروری مردان مانند واریکوسل، بررسی پتانسیل لقاح بیماران کاندیدای ICSI و دلایل ایجاد عدم لقاح در برخی بیماران، فعال‌سازی مصنوعی تخمک در بیماران با عدم موفقیت در لقاح پس از  ICSI، روش‌های نوین انتخاب اسپرم برای استفاده در تکنیک  ICSIو روش‌های فریز و ذوب اسپرم و افزایش کارایی این روش‌ها با افزایش کارایی محیط‌های فریز متمرکز کرده است.

تاسیس بیمارستان برای ارائه خدمات سلول‌درمانی

این پژوهشکده همچنین جهت ورود به عرصه درمان و ارائه خدمت در زمینه سلول درمانی پروژه ساخت بیمارستانی با زیربنای حدود 18 هزار متر را در زمینی به مساحت حدود 2 هزار  و 100متر مربع آغاز کرده است.