كتب mice campers

الفئران الخيمرية هي أدوات مهمة في الدراسات البيولوجية وذلك لأنها تسمح بتقصي تشكيلة من الأسئلة البيولوجية في حيوان يحوي مجمّعات جينية منفصلة في داخله. يتضمن هذا فهما عميقا داخل مثل هذه المشاكل مثل متطلبات النسيج المحدّدة للجين ونسل الخلايا وجهد الخلية. يمكن تلخيص الطرق العامة لخلق فئران خيمرية إما عن طريق حقن أو تجمّع خلايا جينية من أصول مختلفة. تم عمل أول فأر خيمري بواسطة بياتريس مينتز في الستينيات عبر تجمّع من جنين في طور الثمان خلايا. أما الحقن من جهة أخرى فقد ابتكره ريتشارد غاردنر ورالف برينستر الذين قاما بحقن الخلايا في أكياس الجذعة (Blastocysts) لإنتاج فئران خيمرية بخطوط جرثومية مشتقة كليا من خلايا جنينية جذعية تم حقنها. يمكن أن يساهم جنين الفأر قبل وبعد الغرس في الخيمر. في حالة ما بعد الغرس فإن الخلايا الجذعية الجنينية من كتلة الخلية الداخلية لأكياس الجذعة يمكن أن تساهم في كل أنسال الخلية للفأر والتي تشمل النسل الجرثومي الخلوي (Germ Line). إن الخلايا الجذعية الجينينية أداة مهمة أيضا في الخيمرات لأنه يمكن للجينات أن تتبدل فيها عبر استخدام إعادة ترتيب الجينات المتشابه مما يسمح باستهداف الجين. بما أن هذا الاكتشاف حدث في عام 1999 فقد أصبحت الخلايا الجذعية الجنينية أداة رئيسية في عملية توليد فئران خيمرية محدّدة.

علم الأحياء الأساسي

تأتي القدرة على صنع خيمرات الفئران من فهم نمو الفئران المبكر. ما بين طور إخصاب البيضة وزرع كيس الجذعة في الرحم، تحتفظ أجزاء مختلفة من جنين الفأر بالقدرة على التسبب بتشكيلة من أنسال الخلية. بمجرد وصول الجنين إلى طور الكيس الجذعي فإنه يكون مكونا من أجزاء عدة وهي الأديم الظاهر الغاذي (Trophectoderm) بالدرجة الأولى والكتلة الخلية الداخلية والأدمة الباطنية الأولية.

يهب كل من هذه الأجزاء الخاصة بالكيس الجذعي لأجزاء مختلفة من الجنين، فالكتلة الداخلية الخلوية تمنح للجنين الأصلي في حين أن الأديم الظاهر الغاذي والأدمة الباطنية الأولية يمنحان للتراكيب الجنينية الإضافية التي تدعم نمو الجنين. يكون الجنين في طور من اثنين إلى 8 خلايا مؤهلا لصنع الخيمرات، بما أن الخلايا في الجنين لا تكون ملتزمة بالمنح لأي أنسال خلوية محددة في أطوار النمو هذه فإنه يمكن لها أن تمنح للكتلة الخلوية الداخلية أو الأديم الظاهر الغاذي. في حالة استخدام طور الخلايا الثمانية ثنائية الصبغة فإن الأجنة تستخدم لصنع الخيمر، فإنه يمكن إيجاد الخيمرية لاحقا في الطبقة الجرثومية الخارجية للجنين، والكيسة الأرومية الأولية والأديم الباطن والأديم الظاهر الغاذي للكيسة الأرومية أيضـا.

من الممكن تشريح الجنين في أطوار أخرى لكي يثير وفقا لذلك نسلا واحدا من الخلايا من جنين انتقائي وليس من آخر. فالمجموعات الفرعية على سبيل المثال من القسيمات الجرثومية (Blastomeres) يمكن أن تستخدم لتؤدي لخيمر بنسل خلوي محدّد من جنين واحد. مثلا؛ يمكن استخدام كتلة الخلايا الداخلية لكيسة أريمية ثنائية الصبغات لصنع خيمر مع كيسة أريمية أخرى من جنين ذي خلايا ثمانية ثنائية الصبغة. إن الخلايا المأخوذة من كتلة الخلايا الداخلية ستمنح للأديم الباطن الأولي والأديم الظاهر في فأر الخيمر ومن هذه المعرفة فإن مساهمات خلية الجنين الجذعية للخيمرات قد تم تطويرها. يمكن استخدام خلايا الجنين الجذعية بالاشتراك مع أجنة طور الخلايا الثمان وأجنة طور الخليتين لصنع الخيمرات وإثارة الجنين السليم بشكل خاص. يمكن تعديل الأجنة التي ستستخدم في الخيمرات بشكل أكثر جينيا وذلك لكي تساهم خصيصا في جزء واحد فقط من الخيمر. مثال على ذلك هو الخيمر الذي أنشئ من خلايا جنينية جذعية وأجنة رباعية الصبغيات، الأجنة رباعية الصبغيات التي تركّب صناعيا بواسطة الانصهار الكهربائي لأجنة ثنائية الخلية ثنائية الصبغة. الجنين رباعي الصبغات سيمنح حصريا للأديم الظاهر المغذي والباطن الأولي في الخيمر.

طرق الإنتاج

هناك تشكيلة من التركيبات التي يمكن أن تسبب فأر خيمر ناجحا ووفقا لهدف التجربة فإن الخلية المناسبة وتركيبة الجنين يمكن اختيارها وهي عموما ليست محصورة بكل من: الجنين ثنائي الصبغية والخلايا الجذعية الجنينية والجنين ثنائي الصبغية مع الجنين ثنائي الصبغية والخلايا الجذعية الجنينية مع الخلايا الجذعية الجنينية والخلايا الجذعية الجنينية مع الجنين ثلاثي الصبغية والجنين ثنائي الصبغية مع الجنين ثلاثي الصبغية. يعتبر الجمع بين الخلية الجذعية الجنينية والجنين ثنائي الصبغية تقنية شائعة تستخدم لصنع الفئران الخيمرية على اعتبار أن استهداف الجين ممكن في الخلية الجنينية الجذعية. هذه الأنواع من الخيمرات يمكن عملها إما عبر تجميع الخلايا الجذعية والجنين ثنائي الصبغية أو من خلال حقن الخلايا الجذعية داخل الجنين ثنائي الصبغية. إن كانت الخلايا الجذعية الجنينية سيتم استخدامها لاستهداف الجين لصنع الخيمر فالإجراء التالي هو المتبع: سيتم تقديم بناء لتأشب مثلي للجين المستهدف إلى الخلايا الجنينية الجذعية المستنبتة للفأر من الفأر المانح. باستخدام التثقيب الكهربائي فإن الخلايا الموجبة لحدث التأشيب ستمتلك مقاومة للمضادات الحيوية مزودة بكاسيت إدخال مستخدم في استهداف الجين ويسمح بتحديد إيجابي له.

يتم حقن الخلايا الجذعية الجنينية التي تحمل الجين الهدف الصحيح داخل الكيسة الأريمية في الفئران العائلة ثنائية الصبغية. هذه الأكياس المحقونة يتم زرعها فيما بعد في داخل فأرة بديلة ذات حمل كاذب، مما سيجلب الأجنة إلى موعد الولادة فتنجب فأرا يكون خطه العروسي (Germ Line) مشتقا من الخلايا الجذعية الجنينية للفأر الواهب. يمكن تحقيق نفس هذه الطريقة عبر تجميع الخلايا الجذعية الجنينية والأجنة ثنائية الصبغة، تستنبت الأجنة ثنائية الصبغة في أطباق تجميع في أوعية يمكن أن تتسع للأجنة المفردة. تضاف الخلايا الجذعية الجنينية إلى هذه الأوعية وتستنبت التجمعات إلى أن يتشكل جنين وحيد ويتطور إلى طور الكيسة الأريمية ويمكن حينها نقلها إلى الفأر البديل.