مفهوم: چگونه دره سیلیکون طرحی را برای تبدیل خون به تخم‌های انسان آزمایشگاهی طراحی کرد

چند سال پیش، مرد جوانی از صحنه فناوری کالیفرنیا شروع به حضور در آزمایشگاه‌های زیست‌شناسی رشدی پیشرو در جهان کرد. این آزمایشگاه ها در حال رمزگشایی اسرار جنین ها بودند و علاقه خاصی به نحوه تشکیل تخمک ها داشتند. برخی فکر می کردند اگر آن دستور غذا را کشف کنند، می توانند آن را کپی کرده و هر سلولی را به تخم مرغ تبدیل کنند.

بازدیدکننده آنها، مت کریسیلوف، گفت که می‌خواهد کمک کند. کریسیلوف هیچ زیست‌شناسی نمی‌دانست و تنها 26 سال داشت. اما پس از هدایت یک برنامه تحقیقاتی در Y Combinator، انکوباتور استارت‌آپ معروف در سانفرانسیسکو که سرمایه‌گذار اولیه شرکت‌هایی مانند Airbnb و Dropbox بود، او گفت: به خوبی متصل است، با دسترسی به سرمایه گذاران فناوری ثروتمند.

کریسیلوف همچنین علاقه خاصی به فناوری تخم مرغ مصنوعی داشت. او همجنس گرا است و می دانست که از نظر تئوری، سلولی از یک مرد می تواند به تخمک تبدیل شود. اگر این امکان وجود داشت، دو مرد می توانستند فرزندی داشته باشند که از نظر ژنتیکی به هر دو مربوط باشد. کریسیلوف می‌گوید: «من به ایده «چه زمانی زوج‌های همجنس می‌توانند با هم بچه‌دار شوند؟» علاقه‌مند بودم. “من فکر می کردم که این فناوری امیدوارکننده برای انجام این کار است.”

امروز، شرکتی که Krisiloff شروع به کار کرد، به نام Conception، بزرگترین سرمایه گذاری تجاری است که به دنبال چیزی است که گامتوژنز در شرایط آزمایشگاهی نامیده می شود، که به تبدیل سلول های بالغ به گامت – سلول های اسپرم یا تخمک اشاره دارد. حدود 16 دانشمند در آن مشغول به کار هستند و 20 میلیون دلار از چهره های شناخته شده فناوری از جمله سم آلتمن، مدیر عامل OpenAI و رئیس سابق Y Combinator جمع آوری کرده است. جان تالین، یکی از بنیانگذاران اسکایپ؛ و بلیک بورژسون، یکی از بنیانگذاران Recursion Pharmaceuticals.

این شرکت در ابتدا در تلاش است تا تخمک های جایگزین برای زنان بسازد. این از نظر علمی ساده تر از ساختن تخمک از سلول های مردانه است و بازار آشکاری دارد. مردم بعداً در زندگی بچه دار می شوند، اما تخمک های سالم یک زن در دهه 30 زندگی او دچار درد می شود. این یکی از دلایل اصلی مراجعه بیماران به کلینیک های IVF است.

لقاح با سلول های خون اهداکنندگان زن شروع می شود و تلاش می شود آنها را به اولین “تخمک اثبات شده انسان” ساخته شده در آزمایشگاه تبدیل کند. این شرکت هنوز آن را انجام نداده است – و نه هیچ کس دیگری. هنوز معماهای علمی وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد، اما کریسیلوف در اوایل سال جاری ایمیلی را برای حامیانش ارسال کرد و گفت که استارتاپ او ممکن است “اولین شرکتی در جهان باشد که در آینده ای نه چندان دور به این هدف دست می یابد.” این گزارش می‌گوید که تخم‌مرغ‌های مصنوعی «می‌توانند به یکی از مهم‌ترین فناوری‌هایی تبدیل شوند که تاکنون ساخته شده‌اند».

نیکولاس اورتگا

این اغراق نیست. اگر دانشمندان بتوانند ذخایر تخم مرغ تولید کنند، قوانین تولید مثل را آنطور که ما می شناسیم زیر پا می گذارد. زنان بدون تخمدان – به عنوان مثال، به دلیل سرطان یا جراحی – ممکن است بتوانند فرزندانی از نظر بیولوژیکی داشته باشند. علاوه بر این، تخمک‌های آزمایشگاهی محدودیت‌های سنی در باروری زنان را لغو می‌کنند و به زنان این امکان را می‌دهند که در سنین 50، 60 یا حتی بیشتر از آن‌ها بچه‌های مرتبط داشته باشند.

چشم انداز سلول های تخمک از خون گیری بسیار عمیق و از نظر اخلاقی پر از استرس است. فرآیند لقاح برای ساخت تخمک از سلول های بنیادی به بافت جنین انسان نیاز دارد. و اگر بازتولید از واقعیت های پذیرفته شده زندگی جدا شود، ممکن است سناریوهای ناآشنا به وجود بیاید. نه تنها در را برای تولیدمثل جنس مشابه، بلکه شاید حتی برای یک فرد – یا چهار نفر – باز می کند تا فرزندانی تولید کنند.

واقع بینانه تر، از آنجایی که این فناوری می تواند تخم مرغ ها را به یک منبع تولیدی تبدیل کند، می تواند مسیر را برای کودکان طراح افزایش دهد. اگر پزشکان بتوانند برای یک بیمار هزار تخمک بسازند، می‌توانند همه آنها را بارور کرده و بهترین جنین‌های حاصل را بیابند و ژن‌های آن‌ها را برای سلامت یا هوش آینده به‌دست آورند. چنین فرآیند آزمایشگاهی همچنین امکان ویرایش ژنتیکی بدون محدودیت با ابزارهای مهندسی DNA مانند CRISPR را فراهم می کند. همانطور که Conception در طرحی که اوایل سال جاری ارسال شد، این شرکت پیش بینی می کند که تخمک های مصنوعی می توانند “انتخاب و ویرایش ژنومی در مقیاس وسیع در جنین ها” را امکان پذیر کنند.

کریسیلوف می‌گوید: «اگر بتوانید خطر پارکینسون، خطر آلزایمر را به طور معنی‌داری انتخاب کنید، فکر می‌کنم این امر بسیار مطلوب می‌شود.» سود بالقوه تجاری و بهداشتی می تواند بسیار زیاد باشد.

به دلایل علمی، انتظار می رود که تبدیل سلول یک مرد به یک تخمک سالم سخت تر باشد، و Conception تا کنون حتی آن را امتحان نکرده است. اما این بخشی از طرح تجاری شرکت نیز هست. شاید تا زمانی که Krisiloff آماده تشکیل خانواده شود، دو مرد بتوانند به طور مساوی در ساختار ژنتیکی جنین IVF مشارکت کنند. پس از آن یک مادر جایگزین می تواند کودک را به پایان برساند. کریسیلوف به MIT Technology Review گفت: «من فکر می کنم این امکان پذیر خواهد بود. “مسئله کی است، نه اگر.”

یک دم موش

در اینجا نحوه عملکرد فناوری تخم‌مرغ‌سازی آمده است. اولین قدم این است که یک سلول از بزرگسالان – مثلاً یک گلبول سفید خون – بگیریم و آن را به یک سلول بنیادی قدرتمند تبدیل کنیم. این فرآیند بر یک کشف برنده جایزه نوبل به نام برنامه‌ریزی مجدد متکی است که به دانشمندان اجازه می‌دهد هر سلولی را وادار کنند تا به «پرتوان» تبدیل شود که قادر به تشکیل هر نوع بافت دیگری است. مرحله بعدی: سلول‌های بنیادی القا شده را تبدیل به تخم‌هایی کنید که ساختار ژنتیکی آن‌ها با بیمار مطابقت داشته باشد.

این آخرین بخش است که چالش علمی است. ساخت انواع خاصی از سلول ها در آزمایشگاه بسیار آسان است: سلول های بنیادی پرتوان را برای چند روز در یک ظرف بگذارید و برخی به طور خود به خود مانند ماهیچه قلب شروع به تپیدن می کنند. برخی دیگر به سلول های چربی تبدیل خواهند شد. اما تخمک ممکن است سخت ترین سلول برای تولید باشد. این بزرگ است – یکی از بزرگترین سلول های بدن. و زیست شناسی آن نیز منحصر به فرد است. یک زن با تخمک کامل خود به دنیا می آید و دیگر هرگز نمی سازد.

در سال 2016، یک جفت دانشمند در ژاپن، کاتسوهیکو هایاشی و مربی او میتینوری سایتو، اولین کسانی بودند که سلول های پوست موش ها را به تخمک های بارور، کاملاً خارج از بدن تبدیل کردند. آنها گزارش دادند که چگونه، با شروع سلول های بریده دم، این سلول ها را به سلول های بنیادی القا کردند و سپس آنها را تا قسمتی از مسیر تبدیل شدن به تخمک هدایت کردند. سپس، برای تکمیل کار، آنها این تخمک های اولیه را در کنار بافت جمع آوری شده از تخمدان های جنین موش جوجه کشی کردند. در واقع، آنها مجبور به ساختن تخمدان های کوچک بودند.

موضوع این نیست که “اوه، آیا می توانم یک تخم مرغ در ظرف پتری درست کنم؟” دیوید آلبرتینی، جنین شناس در بنیاد تحقیقات بدفورد می گوید: این سلولی است که بستگی به جایگاهش در بدن دارد. بنابراین این در مورد ایجاد یک ساختار مصنوعی است که می تواند روند را خلاصه کند.

بازدید کننده غیر منتظره

یک سال پس از موفقیت موش در ژاپن بود که کریسیلوف شروع به بازدید از آزمایشگاه‌های زیست‌شناسی کرد تا بداند آیا این فرآیند می‌تواند در انسان نیز تکرار شود یا خیر. او در ادینبورگ در بریتانیا حاضر شد، با اساتیدی در اسرائیل اسکایپ کرد، و همچنین به مرکز هایاشی در دانشگاه کیوشو، در فوکوکا، زیارت کرد.

آنجا بود که با پابلو هورتادو گونزالس، زیست‌شناسی که با بورسیه از آن آزمایشگاه بازدید می‌کرد، ملاقات کرد و او به‌عنوان بنیان‌گذار Conception به Krisiloff ملحق شد. سومین بنیانگذار، بیانکا سرز، جنین شناس که در یک کلینیک IVF کار می کرد، بعداً به تیم پیوست.

کریسیلوف، فارغ التحصیل دانشگاه شیکاگو، تا آن زمان مدیر تحقیقات Y Combinator بود و در آنجا پروژه ای را برای مطالعه راه اندازی کرد که به مردم منطقه سانفرانسیسکو درآمد ماهانه اولیه را ارائه می کرد. Y Combinator معروف ترین آکادمی استارت آپی در جهان است. ایده پروژه تحقیقاتی آن این بود که بدون هیچ گونه رشته ای به عنوان یک استراتژی برای آماده شدن برای آینده ای که مشاغل توسط اتوماسیون تصرف می شوند، پول بدهد.

کریستوفر ویلیامز

کریسیلوف می‌گوید پس از شروع رابطه با آلتمن که در آن زمان رئیس Y Combinator بود، از این نقش کناره‌گیری کرد. اگرچه این رابطه دوام نیاورد، اما تغییر شغل او را آزاد کرد تا با سرمایه‌گذاری اولیه آلتمن، تمام وقت روی سرمایه‌گذاری تخم‌مرغ نوپا کار کند. این شرکت در ابتدا Ovid Research نام داشت و در این ماه نام خود را به Conception تغییر داد.

برخی از محققان احساس کردند که کارآفرینان جوان در بالای سر آنها هستند. علم گامتوژنز در شرایط آزمایشگاهی تحت سلطه کادر کوچکی از گروه های تحقیقاتی دانشگاه است که سال ها بر روی این مشکل کار می کنند. آلبرتینی می‌گوید: «وقتی با آن‌ها صحبت کردم، هیچ سرنخی نداشتند، مطلقاً هیچ سرنخی در مورد چگونگی شروع یک پروژه نداشتند. آنها از من می‌پرسیدند که چه نوع تجهیزاتی را بخرم. این بود “از کجا می فهمید اگر یک تخم مرغ درست کنید؟” شبیه چی بنظر میاد؟'”

دانشمند دیگری که کریسیلوف با او آشنا شد، جین لورینگ، زیست شناس سلول های بنیادی در موسسه تحقیقاتی اسکریپس بود. لورینگ با همکاری باغ‌وحش سن دیگو، سلول‌های یکی از آخرین کرگدن‌های سفید شمالی، گونه‌ای در آستانه انقراض را منجمد کرده بود. او به فن آوری تخم مرغ علاقه داشت اگر می خواست حیوان را زنده کند. لورینگ می‌گوید: «آنها جوان و خوش‌بین هستند و پول در جیب خود دارند، بنابراین به متقاعد کردن مردم وابسته نیستند». “گاهی اوقات ساده لوح بودن ایده بسیار خوبی است.”

چیزی که کریسیلوف به یقین می‌دانست این بود که فناوری تولید مثل می‌تواند همان جذابیتی را برای سرمایه‌گذاران فناوری داشته باشد که هوش مصنوعی یا موشک‌های فضایی. همانطور که بری بهر، متخصص غدد درون ریز دانشگاه استنفورد می گوید: «این روزها اگر «باروری» را روی یک تکه مقوا بنویسید و آن را به جاده سند هیل ببرید، می توانید بودجه دریافت کنید.

مشکل گامت‌های مصنوعی این است که برای سال‌های متمادی محصول پزشکی وجود نخواهد داشت – و مسئولیت‌های پیچیده‌ای وجود دارد، مانند اینکه اگر نوزادی طبیعی نباشد، چه کسی مقصر است. کریسیلوف آن‌ها را مانعی برای سازماندهی یک شرکت نمی‌دانست. در واقع، او معتقد است که استارت‌آپ‌های بیشتری باید برای حل مشکلات علمی «سخت» تلاش کنند و اکتشافات می‌توانند سریع‌تر در یک محیط تجاری به دست آیند. او می‌گوید: «استدلال من این است که اگر مردم سازمان‌های تحقیقاتی را به نهادهای انتفاعی تبدیل کنند، بودجه بسیار بیشتری وجود خواهد داشت. “من به تحقیقات اساسی تر که در زمینه شرکت انجام می شود اعتقاد زیادی دارم.”

بافت جنین

شرکت کریسیلوف هرگز بیانیه مطبوعاتی منتشر نکرده و توجه عمومی را جلب نکرده است. این به این دلیل است که تیم او هنوز یک تخم انسان ساخته نشده است، و او نمی‌خواهد به عنوان تبلیغ کننده بیولوژیکی “ویرافزار” شناخته شود. کریسیلوف می‌گوید Conception هنوز در تلاش است تا به اولین معیار فنی خود دست یابد که تولید تخمک انسانی و فرآیندی ثبت شده برای ساخت آن است.

این هدف محققین دانشگاهی مانند آنهایی که در ژاپن تخم موش را ساختند نیز همین است. اما تکرار موفقیت در سلول های انسانی دلهره آور است. از آنجایی که این دستور پخت شامل تقلید از مراحل طبیعی رشد تخمک است، آزمایش‌ها می‌توانند تقریباً تا زمانی که دوران بارداری طول می‌کشد ادامه داشته باشند. این مشکل برای موش‌هایی نیست که در 20 روز به دنیا می‌آیند، اما در انسان‌ها، هر آزمایش ممکن است ماه‌ها طول بکشد.

هنگامی که در سال 2017 با سایتو و هایاشی آشنا شدم، آنها به من گفتند که کپی کردن فناوری ماوس در انسان ها مشکل آزاردهنده دیگری را ایجاد کرده است. تکرار دستور دقیقاً مستلزم بافت سقط جنین است: دانشمندان باید سلول‌های فولیکولی را از جنین‌ها یا جنین‌های چند هفته‌ای انسان به دست آورند. تنها راه حل این است که یاد بگیرید چگونه این سلول های حمایتی لازم را از سلول های بنیادی نیز بسازید. آنها پیش بینی کردند که این به خودی خود نیازمند تلاش تحقیقاتی قابل توجهی است.

در Conception، دانشمندان با آزمودن رویکرد بافت جنینی شروع کردند، که به عقیده آنها سریعترین راه برای بدست آوردن تخمک اثبات مفهوم است. کریسیلوف تلاش های گسترده ای برای به دست آوردن مطالب انجام داد – حتی در یک نقطه توییت کردن در ارائه دهندگان سقط جنین به طور مستقیم. او همچنین به دنبال همکاری با UCLA و استنفورد بود، اگرچه این تلاش ها به نتیجه نرسید. او از گفتن اینکه Conception در حال حاضر از کجا اهدای بافت خود را دریافت می کند خودداری کرد.

تحقیق در مورد بافت جنین قانونی است، اما بسیار حساس است و برای برخی از مردم بیش از حد نفرت انگیز است. در طول دولت ترامپ، مقامات بهداشتی موانع جدیدی از جمله تشویق مخالفان سقط جنین برای بازنگری در کمک هزینه ها ایجاد کردند. کریسیلوف می‌گوید که این شرکت هنوز از بافت جنین انسان استفاده می‌کند، اما اکنون بیشتر برای درک سیگنال‌های مولکولی که انواع سلول‌های کلیدی را مشخص می‌کنند، استفاده می‌شود تا دانشمندان بتوانند آن‌ها را از سلول‌های بنیادی دوباره ایجاد کنند.