تجربة تاريخية تكشف عن مشكلة كبيرة غير متوقعة في الاستنساخ

من المفترض أن يكون الاستنساخ نسخة متطابقة وراثيا، ولكن دراسة غير عادية استمرت 20 عاما أظهرت أن هذا ليس هو الحال في الواقع. ويكشف أن الحيوانات المستنسخة لديها الكثير من الطفرات الإضافية، وإذا واصلت استنساخ الحيوانات المستنسخة، فإنها تتراكم إلى مستويات قاتلة. وللنتائج آثار على استخدام الاستنساخ في الزراعة وإنقاذ الحيوانات المهددة بالانقراض، بما في ذلك الجهود المبذولة لإعادة إنشاء الأنواع المنقرضة، فضلا عن الاستخدام المحتمل لتكنولوجيا الاستنساخ في البشر.

السؤال الكبير هو لماذا يوجد الكثير من الطفرات في الحيوانات المستنسخة؟ من الممكن أن تكون خلايا الجسم البالغة التي يتم استنساخها تتراكم فيها طفرات أكثر مما يحدث في خلايا البويضة أو الحيوانات المنوية. لكن تيروهيكو واكاياما من جامعة ياماناشي في اليابان يعتقد أن عملية الاستنساخ نفسها يمكن أن تكون السبب في بعضها على الأقل. ويقول: “لسوء الحظ، بينما كان يُعتقد في السابق أن النسخ المستنسخة مطابقة للأصل، فقد أصبح من الواضح أن هذا ليس هو الحال، مما يشير إلى أنه قد تكون هناك مشكلات في استخدامها”. “للمضي قدمًا، نحتاج إلى إثبات أن الطفرات الناتجة عن الاستنساخ لا تسبب مشاكل.”

كان يُعتقد في السابق أن استنساخ الثدييات أمر مستحيل، لأنه مع تطور خلايا الجسم وتخصصها، تتم إضافة علامات كيميائية مختلفة تتحكم في نشاط الجينات إلى أجزاء من الجينوم أو إزالتها منها. على سبيل المثال، فإن الحمض النووي لخلايا الجلد “مبرمج” لصنع خلايا الجلد. لكن ولادة النعجة دوللي في يوليو 1996 أظهرت أن نقل نواة خلية بالغة إلى بيضة فارغة يمكن أن يعيد برمجة جينومها ويسمح للبويضة بالتطور. وبعد ذلك بوقت قصير، أنشأ واكاياما كومولينا، أول فأر مستنسخ، ولد في أكتوبر 1997.

ولاختبار مدى نجاح طريقة فريقه في استنساخ الفئران، بدأ واكاياما في عام 2005 في استنساخ الحيوانات المستنسخة. ويقول: “تمامًا كما يؤدي نسخ اللوحة إلى انخفاض جودة الصورة، أردت التحقق من كيفية مقارنة النسخ المستنسخة بالأصل”.

وفي عام 2013، أعلن هو وزملاؤه أنهم استنسخوا بشكل متكرر لمدة 25 جيلًا متتاليًا، مما أدى إلى إنتاج أكثر من 500 فأر من المتبرع الأصلي. يقول واكاياما: «لم تظهر الفئران المستنسخة في تجاربنا أي تشوهات جسدية في أي جيل، وعاشت تمامًا مثل الفئران الطبيعية وكانت تتمتع بصحة جيدة».

ومع ذلك، لم يتم تحقيق هذا النجاح مع الأنواع الأخرى، فلا يزال هناك معدل مرتفع من المشاكل الصحية لدى الكلاب المستنسخة ولم يتمكن أحد حتى الآن من استنساخ أي حيوان رئيسي من خلية بالغة. لكن في الفئران، اعتقد واكاياما أن الاستنساخ المتكرر يمكن أن يستمر إلى أجل غير مسمى. ومع ذلك، مع استمرار فريقه في إجراء التجارب، انخفض معدل النجاح حتى أخيرًا، بحلول الجيل الثامن والخمسين، لم ينجو أي من الحيوانات المستنسخة.

ولمعرفة السبب، قام الفريق الآن بتسلسل جينومات 10 فئران من أجيال مختلفة. وكشف هذا عن وجود أكثر من 70 طفرة، في المتوسط، لكل جيل مستنسخ، أي ثلاثة أضعاف ما شوهد في مجموعة مراقبة من الفئران التي تتكاثر بشكل طبيعي. على وجه الخصوص، بدأت الطفرات واسعة النطاق في التراكم في الفئران المستنسخة بعد الجيل السابع والعشرين، مع فقدان كروموسوم X بأكمله في النهاية.

قد يكون التفسير ببساطة هو أن الحيوانات قد طورت طرقًا لحماية خلايا الحيوانات المنوية والبويضة من الطفرات والتخلص من الطفرات الضارة أثناء التكاثر الجنسي، مما يعني أن خلايا الجسم البالغة تنتهي بعدد أكبر بكثير من الطفرات. على سبيل المثال، وجدت دراسة حديثة أن الطفرات تراكمت في خلايا الدم بمعدل أسرع بثماني مرات مقارنة بالحيوانات المنوية. لذا، إذا كانت الخلايا البالغة التي تم استنساخها تحتوي على عدد أكبر من الطفرات في البداية، فإن الخلايا المستنسخة ستحدث أيضًا.

لكن واكاياما يعتقد أن عملية النقل النووي نفسها تسبب بعض الطفرات الإضافية. ويقول: “ليس من المستغرب أن تتضرر النواة – أي الحمض النووي – بسبب الصدمة الجسدية”. “أعتقد أنه إذا تمكنا من تطوير طريقة أكثر لطفاً لنقل الأسلحة النووية، فقد نتمكن من تقليل معدل الطفرات في الأجنة المستنسخة. ومع ذلك، ليس لدي أي أفكار حول كيفية تحقيق ذلك حتى الآن”.

شوخرات ميتاليبوف من جامعة أوريغون للصحة والعلوم متشكك. ويقول: «إن أي زيادة ملحوظة في معدلات الطفرات في الحيوانات المستنسخة من المرجح أن تعكس الحالة الجينومية للخلايا المانحة، وليس تأثيرًا موحدًا لعملية النقل النووي نفسها».

في حين أن الاستنساخ البشري محظور في العديد من البلدان، فإن الباحثين مثل ميتاليبوف يستكشفون استخدام النقل النووي لتوليد أنسجة أو أعضاء مطابقة للعلاجات الطبية، ولتوليد خلايا الحيوانات المنوية والبويضة لعلاج العقم. يقول ميتاليبوف إن نتائج واكاياما تظهر أهمية الاختيار الدقيق للخلايا المانحة وفحصها إذا تم ذلك. “من الناحية المثالية، ينبغي تقييم مجموعات الخلايا المانحة بحثًا عن المتغيرات الضارة. وعند الضرورة، يمكن استخدام أساليب تحرير الجينات لتصحيح الطفرات الضارة المعروفة.”

ولكن إذا كانت عملية الاستنساخ نفسها تؤدي إلى حدوث طفرات، فإن هذا لن يكون كافيا. لكي نكون واضحين، لا تعني هذه النتائج أن تقنيات الاستنساخ محفوفة بالمخاطر للغاية عند استخدامها – فمعدل الطفرات لكل جيل لا يزال منخفضًا نسبيًا ويمكن فحص الخلايا بعد الاستنساخ للتحقق من وجود طفرات خطيرة – لكنها تظهر أن هناك مشكلات محتملة أكثر مما كنا نعتقد. لقد أصبحت التكنولوجيا التي تثير المشاكل بالفعل أكثر من ذلك.