• info@royaninstitute.org
  • 021-23562000

بانک سلول و بافت حیوانی

سالیان زیادی است که انسان از درجه‌ی حرارت پایین (انجماد) برای حفظ و ذخیره‌ سازی نمونه‌های زیستی، بلاخص مواد غذایی استفاده می‌کند. بروز بیماری‌های جدید و گسترش آنها به خصوص با تأثیر بر دستگاه تولیدمثل و همچنین روند رو به رشد انقراض نژادهای با ارزش حیوان و دام در جهان، آدمی را بر آن داشت تا از روش سرد کردن یا انجماد، برای ذخیره سازی نمونه‌های زیستی استفاده کند. همچنین هزینه‌های بالا و زما ن‌بر، تولید مجدد این نوع از نمونه‌های تولیدمثلی مانند اسپرم، تخمک یا جنین، اهمیت ایجاد» بانک سلول و بافت« را دو چندان می‌کند.

انجماد و کاربرد آن
انجماد فرایندی است که در آن سلول و بافت جانوری در معرض دمای پایین –196) درجه‌ی سانتیگراد( قرار می‌گیرد. مواجهه با این دما سبب کُند شدن فعالیت‌های زیستی و زیست شیمیایی در سلول‌ها می‌شود ولی تشکیل کریستال‌های یخ داخل و خارج از سلول، سبب آسیب به غشای سلول و اندامک‌های درون سلولی و درنتیجه مرگ آنها می‌شود. از اینرو امروزه از مخلوط ضدیخ‌های مختلف به منظور کاهش احتمال تشکیل کریستال یخ، کاهش اثرات تخریبی انجماد بر سلول‌ها و جلوگیری از مرگ آنها پس از فرایند ذوب، استفاده می‌شود. این ضدیخ‌ها با خروج آب از سلول و کاهش احتمال تشکیل کریستا ل‌های یخ سبب حفظ تمامیت ساختاری سلول و بافت می‌شوند. 
به طورکلی انجماد بافت و سلول موجودات زنده به دو روش عمده‌ی انجماد شیشه‌ای و آهسته انجام می‌شود. در روش انجماد آهسته با استفاده از فریزرهای قابل برنامه ریزی، دما به صورت کنترل شده کاهش می‌یابد، درحالیکه در روش انجماد شیشه‌ای نمونه‌ها به سرعت وارد نیتروژن شده و منجمد می‌شود. امروزه با توجه به مزایای انجماد شیشه‌ای مانند: ساده بودن، کم هزینه بودن و زمان کوتاه قرارگیری در برابر ضدیخ، بیشتر مورد توجه پژوهشگران و محققان علوم زیستی قرار گرفته است.
تاکنون تلاشهای متعددی در زمینه‌ی بهینه‌سازی محلول و روش‌های انجماد شیشه‌ای برای نگهداری سلول و بافت‌های مختلف تولیدمثلی (اسپرم، تخمک، جنین، تخمدان و بیضه) در گونه‌های مختلف حیوانی انجام شده و افق‌های روشنی را برای حفظ باروری در این گونه‌ها ایجاد کرده است. انجماد سلول و بافت‌های تولیدمثل حیوانات مختلف با رویکرد کشت، لقاح آزمایشگاهی و نسل‌گیری از این موجودات انجام می‌شود.

اهمیت و ضرورت انجماد و تشکیل بانک سلول و بافت حیوانی
تشدید رقابت‌های بین گونه‌ای که بر اثر گرم شدن زمین و نابودی زیست بوم‌ها ایجاد شده است از یک سو و شکار و بیماری‌های مختلف از سوی دیگر، ازجمله عواملی هستند که سبب تسریع انقراض گونه‌های جانوری می شوند. نگهداری و نسل گیری از سویه‌های مهم جوندگان حاصل از دستورزی ژنتیک در مدت طولانی، سبب ایجاد تغییرات ژنتیکی جدید در چنین سویه‌هایی می شود. از سوی دیگر امکان از بین رفتن این سویه‌های با ارزش، تحت تاثیر آلودگی‌های احتمالی میکروبی و حوادث ناگهانی نیز وجود دارد. از طرفی بالا بودن هزینه‌ی واردات گونه‌های با ارزش از جمله حیوانات خانگی، دامی و غیردامی، هزینه‌های هنگفتی را به کشور تحمیل می کند همچنین هزینه‌های نگهداری و تکثیر حیوانات آزمایشگاهی برای به دست آوردن نمونه‌هایی که قابلیت انجماد و نگهداری را دارند، برای موسسات تحقیقاتی بالا و سنگین است. بنابراین به نظر می‌رسد بهترین راهکار برای حفظ و کاهش هزینه‌ی نگهداری گونه های در معرض خطر انقراض، سویه‌های دستکاری شده‌ی جوندگان و گونه‌های حیوانی تجاری و آزمایشگاهی در شرایط کنترل شده، انجماد بافت تخمدان و بیضه، جنین و سلول‌های تولید مثلی آنها با رویکرد تولید دوباره‌ی این سویه‌ها در شرایط آزمایشگاهی باشد.

 

bank-01

انجماد بافت‌های تولیدمثلی
انجماد بافت تولید مثلی، بهترین و موثرترین راهکار برای حفظ ذخایر ژنتیکی حیواناتی است که به دلیل شرایط ویژه (بیماری، مرگ و همچنین مشکلات مربوط به تحریک تخمک‌گذاری) امکان ذخیره‌سازی اسپرم، تخمک و جنین در آنها وجود ندارد. انجماد و نگهداری بافت تخمدان و بیضه به عنوان روشی برای حفظ منبع گامتها (در مراحل مختلف تکوین)، در حیوانات اشاره شده موثر خواهد بود. مزایای این روش نسبت به روش‌های انجماد اسپرم، تخمک و جنین عبارتند از:
1. مناسب ترین روش برای حفظ منابع ژنتیکی حیوانات وحشی؛ 
2. عدم نیاز به تحریک تخمدان برای اخذ تخمک؛
3. بافت منجمد-ذوب شده توانایی بازیابی عملکرد اندوکرین و حفظ توانایی تولید مثل پس از ذوب و پیوند را خواهد داشت.
در حیواناتی که پیش از رسیدن به سن بلوغ بر اثر بیماری و شکار از بین می‌روند و امکان ذخیره‌ی اسپرم در آن‌ها وجود ندارد، همچنین در حیوانات وحشی که نمونه‌گیری و ذخیره‌ی اسپرم در آن‌ها امکان‌پذیر نیست؛ انجماد بافت بیضه به عنوان راهکاری مناسب برای حفظ ذخایر ژنتیکی این حیوانات به شمار می‌رود. 
امروزه تحقیقات گسترده‌ای در جهان روی انجماد بافت‌های تولید مثلی و بررسی اثرات انجماد بر آن‌ها انجام شده است. پژوهشگاه رویان نیز از این امر مستثنی نیست به گونه‌ای که به منظور انجماد و ذخیره‌سازی بافت تخمدان و بیضه‌ی گونه‌های مختلف حیوانی، سرمایه‌گذاری گسترده‌ای انجام داده و اثرات انجماد بر عملکرد بافت و سلول‌های جنسی را در طرح‌های تحقیقاتی متعددی بررسی کرده است. از این‌رو بهره‌گیری از این توانایی در پژوهشگاه رویان، امکان ذخیره‌ی بافت‌های تولید مثلی گونه‌های پراهمیت را در بانک سلول و بافت حیوانی ایجاد کرده است تا ابتدا محققان پژوهشگاه رویان و در مرحله‌ی بعد سایر محققان ایرانی و خارجی از نمونه‌های ذخیره شده بهره مند گردند.

انجماد سلول‌های تولید مثلی
از دیگر نقاط تمرکز پژوهشگاه رویان، اجرای طرح‌های تحقیقاتی در زمینه‌ی انجماد اسپرم و تخمک گونه‌های پراهمیت دامی و غیر دامی است که محققان این پژوهشکده توانسته‌اند گام‌های موثری در جهت راه‌اندازی و به کار‌گیری روش‌های موثر در انجماد اسپرم و تخمک بردارند. 
توليد اسپرم و تخمک بالغ در بدن حیوانات، هم‌زمان با بلوغ آغاز می‌شود. ذخیره‌سازی این سلول‌ها‌ در جوندگان آزمایشگاهی و حیوانات مزرعه‌ مهم بوده و همچنین در رابطه با حیوانات وحشی در معرض انقراض حایز اهمیت است، زیرا بدون نیاز به نگهداری این حیوانات در مزرعه یا در شرایط آزمایشگاهی می‌توان با حفظ سلول‌های جنسی این موجودات با رویکرد لقاح مصنوعی یا آزمایشگاهی به نسل‌های بعدی دست یافت.

انجماد جنین
یکی دیگر از روش‌های ایمن برای حفظ ذخایر ژنتیکی حیوانات، انجماد جنین است. با توجه به در دسترس بودن جنین در مورد گونه‌های مختلف جوندگان و امکان استفاده از روش لقاح آزمایشگاهی (In Vitro Fertilization:IVF) موفقیت‌آمیز به منظور تولید جنین، ذخیره‌سازی جنین در دمای پایین (Embryo Cryopreservation) به عنوان راهکاری مهم در جهت حفظ ذخایر ژنتیکی این گونه‌ها محسوب می‌گردد. همچنین با توجه به عدم دسترسی به جنین در گونه‌های دامی و غیر دامی بزرگ، لازم است  ابتدا مراکز تحقیقاتی، روش‌های کشت و لقاح آزمایشگاهی این گونه‌ها را مورد ارزیابی قرار دهند و بهترین روش را در این زمینه انتخاب نمایند. پژوهشگاه رویان در قالب طرح‌های تحقیقاتی توانسته است پیشینه‌ای قوی در جهت تولید جنین‌های حاصل از لقاح آزمایشگاهی در گونه‌های مختلف دام و جانوران بزرگ جثه داشته باشد.

کشت و انجماد در سلول‌های سوماتیک
از دیگر فعالیت های بانک سلول و بافت حیوانی، کشت و انجماد سلول‌های فیبروبلاستی گونه‌های مختلف حیوانی است. این سلول‌ها با اهداف تحقیقاتی، کلونینگ حیوانی و ... در این بانک نگهداری می‌شود.

تاسیس بانک سلول و بافت حیوانی
با توجه به پیشینه‌ی گروه جنین شناسی در پژوهش‌های مرتبط با انجماد و همچنین تجربیات ارزشمند واحد علوم حیوانات آزمایشگاهی در نگهداری و پرورش حیوانات جونده و پریمات‌ها و همچنین با توجه به امکانات و توانمندی‌های مرکز رشد زیست فناوری، پژوهشگاه رویان در پاییز 1393 اقدام به تاسیس بانک سلول و بافت حیوانی با رویکرد ذخیره‌سازی سلول و بافت‌های تولیدمثلی در سویه‌های مختلف جوندگان آزمایشگاهی، حیوانات مزرعه و حیوانات در معرض خطر انقراض کرده است. این بانک در تلاش است با به کارگیری بهترین روش‌های انجماد و نگهداری بافت‌ها و سلول‌های حیوانی، گامی مهم در جهت حفظ و تأمین گونه‌های پر اهمیت  مورد نیاز مراکز تحقیقاتی و دانشگاهی بردارد.

اهداف مهم بانک
1.    با توجه به اینکه تمامی سویه‌های موش آزمایشگاهی در یک زمان استفاده نمی‌شود، همچنین با توجه به اینکه امکان تهیه و تأمین سویه‌ها در همه ی زمان‌ها ممکن نیست، ایجاد بانک سلول و بافت امکان ذخیره‌ی این سویه‌ها در فضای بسیاراندک را فراهم می کند تا در هر زمانی در دسترس باشند؛
2.     کاهش هزینه‌های نگهداری نژادهای مختلف حیوانات در شرایط آزمایشگاهی؛
3.    حذف مشکلات مربوط به آلودگی پاتوژن‌ها؛
4.    حذف مشکلات مربوط به جفت‌گیری ناخواسته و آلودگی ژنتیکی؛
5.    جلوگیری از رانش ژنتیکی در کلونی‌ها؛
6.    حفظ گونه‌های در معرض خطر انقراض؛
7.    حمل و نقل آسان و عدم نیاز به قرنطینه‌های طولانی مدت؛
8.     تأمین انواع نمونه‌های منجمد مورد نیاز مراکز تحقیقاتی داخل و حتی خارج از کشور؛
9.    تأمین نمونه‌های زیستی برای تحقیقات داخلی پژوهشگاه؛
10.    ارائه خدمات انجماد و نگهداری انواع نمونه‌های زیستی از جمله: اسپرم، تخمک، جنین و بافت‌های تولید مثلی گونه‌های مختلف داخل و خارج از کشور و تأمین نیازهای داخلی جهت جلوگیری از خروج ارز.

خدمات بانک سلول و بافت حیوانی 
1.    اجرای کارگاه‌ها و دوره‌های تخصصی مانند: استحصال جنین و تخمک، انجماد اسپرم، تخمک، گناد (تخمدان و بیضه) و آموزش چگونگی استفاده از تجهیزات آزمایشگاهی و کشت سلول؛ 
2.    ارائهی نمونه‌های غیر منجمد مانند: تخمک، جنین، بافت تخمدان و بیضه؛
3.    ارائه‌ی نمونه‌های منجمد اسپرم، تخمک، فولیکول، جنین، بافت تخمدان و بیضه؛
4.    ساخت و فروش محلول‌های انجماد اسپرم، تخمک، جنین و بافت تخمدان و بیضه؛
5.    ساخت و ارائه‌ی انواع محیط های کشت جنین، سلول و بافت مانند T6, M16, KSOM, HTF, DMEM, α-MEM  و ...
6.    پذیرش و نگهداری نمونه‌های سلولی و بافتی در نیتروژن مایع؛