فيديو الدرس: التكاثر الاصطناعي الأحياء

نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعرف على التكاثر الاصطناعي، أو التكاثر المساعد، وعملية الإخصاب في المختبر. وسنتعرف أيضًا على دور بنوك الأمشاج، وكيف يمكن استخدامها في الحفاظ على الأمشاج أو الجاميتات مثل الحيوانات المنوية أو البويضات. بعد ذلك، سنناقش كيف يمكن استخدام عملية نقل نواة الخلية الجسمية، أو زراعة النوى، في استنساخ الكائنات الحية. لذا دعونا نترك هذا الحيوان المنوي وهذه البويضة بعض الوقت، ونبدأ الدرس.

التكاثر الاصطناعي، أو التكاثر المساعد، يعني استخدام التكنولوجيا الطبية لإحداث الحمل. ويستخدم في المقام الأول للمساعدة على علاج العقم. العقم مرض يمنع الحمل على الرغم من المحاولات المتكررة لحدوثه. قد يكون هناك العديد من الأسباب المختلفة للعقم. على سبيل المثال، في الجهاز التناسلي الأنثوي، تتحرر البويضة عادة من المبيض، ثم تنتقل بعد ذلك عبر قناة فالوب حيث قد تلتقي بحيوان منوي بعد الاتصال الجنسي. يمكن لهذا الحيوان المنوي عندها أن يخصب البويضة. لعلك تتذكر أن الإخصاب هو العملية التي تتحد فيها البويضة مع الحيوان المنوي لتكوين جنين. ويمكن أن ينغرس هذا الجنين بعد ذلك في جدار الرحم حيث يمكن أن يؤدي إلى حدوث حمل.

لكن ماذا يحدث إذا كانت قناة فالوب مسدودة؟ حينئذ لن تتمكن هذه البويضة من المرور عبرها، وكذلك الحيوان المنوي. في هذه الحالة، قد لا يحدث الإخصاب داخل الجسم. لذا يمكن استخدام طريقة تسمى الإخصاب في المختبر، أو ‪IVF‬‏، لتخصيب البويضة خارج الجسم في المختبر. هنا، يمكن تكوين جنين في المختبر، ثم نقله مرة أخرى إلى داخل الجسم حيث يمكن أن ينغرس ويؤدي إلى حدوث حمل. نظرًا لأن الأجنة تتكون خارج الجسم، فإن الأطفال الذين ينجبون عن طريق الإخصاب في المختبر يطلق عليهم أحيانًا اسم أطفال الأنابيب. لكن لم يعد هذا المصطلح مستخدمًا بشكل شائع؛ لأن الأجنة تنقل سريعًا إلى الرحم حيث تواصل النمو.

والآن، دعونا نلق نظرة فاحصة على الخطوات المتبعة في عملية الإخصاب في المختبر. الخطوة الأولى في عملية الإخصاب في المختبر هي تحفيز المبيضين، وفيها تتناول الأنثى الهرمونات لتحفيز إنتاج البويضات في المبيضين. أحد المبيضين موضح هنا. هيا نلق نظرة عن كثب على ما يحدث أثناء تحفيز المبيضين. تنمو البويضات داخل المبيضين في أكياس مملوءة بالسوائل تسمى الحويصلات. تنمو هذه الحويصلة بمرور الوقت مع نضوج البويضة. عادة، تنضج بويضة واحدة فقط أثناء دورة الطمث. لكن يمكن أن يؤدي تناول هرمونات إضافية خلال عملية الإخصاب في المختبر إلى نضوج حويصلات وبويضات متعددة.

بمجرد نمو الحويصلات بشكل كاف، تصبح البويضات جاهزة لاستخراجها. في بيئة طبية وتحت تأثير التخدير، تدخل إبرة طويلة متصلة بأنبوب اختبار في المبيض ثم إلى داخل الحويصلة. هذه الإبرة تكون متصلة بمضخة تمتص السائل من الحويصلات بالإضافة إلى البويضة الموجودة بداخلها. يجمع هذا السائل من الحويصلات داخل أنبوب اختبار. ويمكن بعد ذلك سكب أنابيب الاختبار هذه في أطباق بلاستيكية كبيرة تسمى أطباق بتري، ويمكن البحث داخلها باستخدام المجهر لإيجاد البويضات.

بمجرد جمع البويضات، تكون الخطوة التالية هي جمع الحيوانات المنوية. توجد الحيوانات المنوية في السائل المنوي الذي يجمع بعد القذف في كوب العينة. بعد ذلك يعالج السائل المنوي من أجل التخلص من معظم السائل وتركيز الحيوانات المنوية. بمجرد تركيز الحيوانات المنوية، يمكن استخدامها في الإخصاب. والآن بعد أن استخرجنا الحيوانات المنوية والبويضات، في الخطوة التالية من الإخصاب في المختبر يدمج هذان الجاميتان في المختبر من أجل الإخصاب. يمكن فعل ذلك بطريقتين رئيسيتين. باستخدام الطريقة التقليدية، يمكن ببساطة إضافة الحيوانات المنوية إلى البويضات في طبق بتري. ويحدث ذلك داخل فتحات في طبق بتري باستخدام سائل خاص يسمى وسط الاستزراع. يحتوي وسط الاستزراع على جميع الأملاح والمغذيات المثالية لحدوث الإخصاب. داخل هذه الفتحات، يخترق الحيوان المنوي البويضة ويحدث الإخصاب.

ثمة طريقة أخرى تسمى حقن الحيوانات المنوية داخل سيتوبلازم البويضة، أو ‪ICSI‬‏ اختصارًا. وهنا، يوضع حيوان منوي داخل إبرة دقيقة للغاية ويحقن مباشرة في البويضة. يمكن أن تكون الطريقة الثانية مفيدة عندما يكون هناك عدد صغير فقط من الحيوانات المنوية. بمجرد حقن البويضات، يمكن وضعها أيضًا في طبق بتري. في كلتا الحالتين، توضع أطباق بتري هذه في حاضنة دافئة لمحاكاة الظروف الموجودة داخل جسم الإنسان. يعرف هذا باسم زراعة الأجنة. في هذه البيئة المثالية في الحاضنة، تنمو الأجنة وتتطور بمرور الوقت. أولًا، تنقسم البويضة المخصبة إلى خليتين، ثم إلى أربع خلايا، ويستمر ذلك حتى يتكون تركيب متخصص يسمى الكيس البلاستيولي. يحتوي هذا التركيب على مئات الخلايا، ويبلغ حجمه عشر الملليمتر تقريبًا.

يستغرق تكوين الأكياس البلاستيولية عادة نحو خمسة أيام. ويمكن بعد ذلك نقل هذا الكيس البلاستيولي إلى الرحم في الخطوة الأخيرة من عملية الإخصاب في المختبر. أثناء نقل الجنين، يوضع في قسطرة. ثم توضع هذه القسطرة داخل الرحم حيث يودع الجنين. بمرور الوقت، يمكن أن ينغرس الجنين في جدار الرحم حيث يمكن أن يؤدي إلى حدوث حمل. لقد ساعد الإخصاب في المختبر العديد من الأزواج في التغلب على العقم، لكنه ليس مضمونًا تمامًا. وعادة ما تتحقق أعلى معدلات النجاح لدى الأشخاص الأصغر سنًّا. لهذا السبب، يمكن أن يكون استخدام بنوك الأمشاج مفيدًا للغاية. فيمكن تجميد البويضات والحيوانات المنوية وحفظها في نيتروجين سائل من أجل تخزينها لفترة طويلة فيما يسمى ببنوك البويضات أو الحيوانات المنوية.

الميزة الرئيسية لبنوك الأمشاج هي الحفاظ على الخصوبة، وثمة تطبيقات متعددة لذلك. على سبيل المثال، للراغبين في تأجيل تكوين أسرة من أجل التركيز على حياتهم المهنية، يمكنهم الحفاظ على خصوبتهم عن طريق تجميد الأمشاج أو الجاميتات. هذا يتضمن نفس الخطوات الموضحة سابقًا، وهي تحفيز المبيضين واستخراج البويضات في الإناث واستخراج الحيوانات المنوية في الذكور. ولكن يمكن بعد ذلك معالجة هذه الجاميتات وتجميدها في نيتروجين سائل. بهذه الطريقة، بعد مرور 10 سنوات أو حتى فترة أطول، يمكن للأفراد العودة وإزالة تجميد الجاميتات الأصغر سنًّا والأكثر صحة، واستخدامها في عملية الإخصاب في المختبر مع فرصة أفضل للنجاح.

يعد حفظ الأمشاج في بنوك مفيدًا أيضًا لمن يخضعون لعلاجات طبية يمكن أن تؤدي إلى انخفاض الخصوبة أو العقم، مثل من شخصت إصابتهم بالسرطان مؤخرًا ويستعدون لتلقي العلاج الكيميائي. السرطان مرض يتعلق بانقسام الخلايا؛ حيث يمكن أن يخرج انقسام الخلية الورمية عن السيطرة. يمكن إيقاف هذا الانقسام الخلوي الخارج عن السيطرة باستخدام العلاج الكيميائي. العلاج الكيميائي علاج طبي يتضمن استخدام أدوية تضعف انقسام الخلايا. وعلى الرغم من أن الجاميتات لا تنقسم بالطريقة نفسها التي تنقسم بها الخلايا السرطانية، فإن العلاج الكيميائي يمكن أن يمنع الجاميتات من إكمال انقسامها الخلوي. وفي هذه الحالة، قد ينصح المريض بتجميد الجاميتات قبل بدء العلاج الكيميائي.

بالإضافة إلى البشر، يمكن للحيوانات أيضًا الاستفادة من بنوك الأمشاج. فالعديد من الحيوانات، مثل حيوان الباندا الموضح هنا، مدرجة ضمن الأنواع المهددة بالانقراض. ودون التدخل، يمكن أن تنقرض هذه الأنواع. ومن خلال استخراج جاميتاتها وتجميدها، يمكن المساعدة في حماية نوعها. لنفترض وقوع بعض الأحداث غير المتوقعة أدت إلى انقراض حيوان الباندا فجأة. يمكننا عندئذ إحضار جاميتات حيوان الباندا وتكوين أجنة باستخدام الإخصاب في المختبر. ويمكن بعد ذلك نقل هذه الأجنة إلى رحم بديل مناسب، مثل أي حيوان قريب الصلة بالباندا. وهذا قد يعيد الباندا مرة أخرى.

لكن هذا ليس خيارنا الوحيد لإنقاذ حيوان الباندا. ثمة طريقة أخرى؛ إذ يمكننا استنساخ حيوان الباندا باستخدام تكنولوجيا تسمى نقل نواة الخلية الجسمية. تحتوي خلية الجسم الواحدة، أو الخلية الجسمية، على جميع المعلومات اللازمة لنمو حيوان الباندا. توجد هذه المعلومات في الحمض النووي ‪(DNA)‬‏ الموجود داخل نواة الخلية. ومن ثم، يمكن إنتاج حيوان باندا مستنسخ من هذه الخلية.

لإجراء هذه التقنية، نحتاج أيضًا إلى بويضة. أولًا، علينا عزل النواة عن الخلية الجسمية. بعد ذلك، نزيل النواة من البويضة، التي يمكن أن تسمى الآن بويضة منزوعة النواة. ثم تنقل النواة المعزولة من الخلية الجسمية إلى البويضة المنزوعة النواة. يمكن بعد ذلك تحفيز هذه الخلية في المختبر لتحويلها في النهاية إلى جنين يمكن أن ينتج عنه صغير باندا مستنسخ من حيوان الباندا الأصلي الذي أخذت منه الخلية الجسمية.

كل هذا يبدو أشبه بالخيال العلمي، لكنه طبق بنجاح على عدد من الحيوانات، مثل الماشية والضفادع والأغنام. ربما تكون قد سمعت عن النعجة دوللي. في عام 1996، كانت دوللي أول حيوان ثديي مستنسخ. وبسبب هذا، ونظرًا لكل ما حظيت به من اهتمام إعلامي، وصفت بالنعجة الأشهر في العالم. كانت عملية الاستنساخ غير فعالة للغاية في ذلك الوقت، واستغرق الأمر ما يقرب من 300 محاولة قبل أن ينجح مع دوللي. نفقت دوللي في عام 2003 لأسباب لا علاقة لها بالاستنساخ، إلا أن أنسجتها استخدمت في صنع مستنسخات إضافية سميت ديزي وديبي ودينيس وديانا. وظلت جميع النعجات حية وبصحة جيدة حتى عام 2016. لأسباب أخلاقية، يحظر استخدام هذه التقنية في التكاثر البشري، ويظل استخدامها في الأبحاث خاضعًا لرقابة صارمة.

والآن، دعونا نلق نظرة على سؤال تدريبي لنحدد مدى ما تعلمناه عن التكاثر الاصطناعي.

ما الذي يخزن في درجات حرارة منخفضة جدًّا في بنوك الأمشاج؟ البويضات المخصبة، أم الأجنة، أم الحيوانات المنوية فقط، أم البويضات غير المخصبة والحيوانات المنوية، أم البويضات غير المخصبة فقط.

يتناول هذا السؤال بنوك الأمشاج وما يخزن فيها. بنك الأمشاج منشأة لتخزين الأمشاج أو الجاميتات في درجات حرارة منخفضة جدًّا، عادة باستخدام النيتروجين السائل. وغالبًا ما تستخدم هذه الطريقة للحفاظ على الخصوبة. على سبيل المثال، قد يحتاج شخص ما شخصت إصابته بالسرطان مؤخرًا إلى حفظ البويضات في حالة المرأة أو الحيوانات المنوية في حالة الرجل؛ لأن العلاج الكيميائي قد يسبب العقم. فيمكن استخراج جاميتات هذا الشخص ثم معالجتها وتجميدها إما في بنك البويضات أو بنك الحيوانات المنوية. يمكن أن تخزن هذه الجاميتات لفترة طويلة في هذه الظروف. وبمجرد أن يصبح الشخص جاهزًا لتكوين عائلة، يمكنه إزالة تجميدها.

بما أن هذه الجاميتات توجد خارج الجسم، فقد تكون هناك حاجة إلى إجراء عملية خاصة تسمى الإخصاب في المختبر من أجل تخصيب البويضات لإنتاج الأجنة. يمكن بعد ذلك نقل الجنين الناتج عن الإخصاب في المختبر إلى الرحم حيث يمكن أن ينغرس ويؤدي إلى حدوث الحمل. والآن، هيا نراجع خيارات الإجابة لكي نرى أيها يمثل أفضل إجابة عن هذا السؤال. خيار «البويضات المخصبة» ليس صحيحًا؛ لأن البويضة المخصبة ليست جاميت. وعلى الرغم من أنه يمكن تخزين البويضات المخصبة في عيادات الإخصاب في المختبر، فهي لا تخزن بوجه عام في بنوك الأمشاج. «الأجنة» أيضًا إجابة غير صحيحة؛ لأنها ليست جاميتات كذلك. يمكن أيضًا تجميدها وتخزينها في النيتروجين السائل، ولكن ذلك يحدث عادة في عيادة الإخصاب في المختبر وليس في بنك الأمشاج.

خيار «الحيوانات المنوية فقط» صحيح جزئيًّا؛ لأن الحيوانات المنوية يمكن أن تخزن في بنك للحيوانات المنوية، وهو نوع من بنوك الأمشاج، ولكن يمكن أيضًا تخزين البويضات في بنوك الأمشاج. دعونا نر إذا ما كانت لدينا إجابة أفضل. يبدو أن «البويضات غير المخصبة والحيوانات المنوية» خيار جيد؛ لأن كليهما جاميتات ويمكن تخزينهما إما في بنوك البويضات أو الحيوانات المنوية، وهي بنوك للأمشاج. خيار «البويضات غير المخصبة فقط» صحيح جزئيًّا؛ لأن البويضات غير المخصبة جاميتات، ولكن يمكن أيضًا تخزين الحيوانات المنوية في بنوك الأمشاج. ومن ثم، فإن أفضل إجابة تصف ما يخزن في بنوك الأمشاج هي «البويضات غير المخصبة والحيوانات المنوية».

دعونا نلق نظرة على بعض النقاط الرئيسية التي تناولناها في هذا الفيديو. التكاثر الاصطناعي هو استخدام التكنولوجيا الطبية أو العلمية لإحداث الحمل. في البشر، يستخدم هذا الأسلوب عادة في علاج العقم. ثمة طريقة شائعة تستخدم للتكاثر الصناعي وهي الإخصاب في المختبر، أو ‪IVF‬‏، حيث يحدث الإخصاب خارج الجسم. تتضمن الخطوات تحفيز المبيضين، واستخراج البويضات، واستخراج الحيوانات المنوية، والتخصيب، وزراعة الأجنة، ونقلها. تعلمنا أيضًا أن الجاميتات مثل البويضات والحيوانات المنوية يمكن تخزينها في بنوك الأمشاج من أجل الحفاظ على الخصوبة. وأخيرًا، تعرفنا على نقل نواة الخلية الجسمية، أو زراعة النوى، وهي تقنية يمكن استخدامها لاستنساخ الكائنات الحية.