A Mouse With Two Dads — and a New Frontier for Biology | Katsuhiko Hayashi | TED

المترجم: Nawal Sharabati المدقّق: Leen Sattout

It is my great pleasure to be here

من دواعي سروري أن أكون هنا

to share some news from biology today with you.

لمشاركتكم بعض الأخبار بشأن عِلم الأحياء اليوم.

So your life and mine starts with this.

لذا تبدأ حياتي وحياتكم من هنا.

The union of sperm and egg.

اتحاد الحيوان المنوي والبويضة.

The fertilization involves sperm from the father

يشمل التلقيح الحيوان المنوي من الأب

and egg from the mother.

والبويضة من الأم.

They meet in the usual way,

يلتقيان بالطريقة المعتادة،

and the fertilized egg acquires the potential

وتكتسب البويضة الملّقحة الإمكانية

to give rise to the individuals like you and me.

التي تؤدي إلى ظهور أفراد مثلي ومثلكم.

If you trace back your generations, you are derived from your parents,

لو تتبعتم أجيالكم، فأنتم متفرعون من والدِيّكم،

and your parents are derived from your grandparents,

ووالدِيّكم متفرعون من أجدادكم،

and so on, in distant past.

وهكذا، في الماضي البعيد.

This perpetuity can only be achieved

يمكنُ لهذه الديمومة أن تتحقق

through what biologists like me call germ cell lineage.

من خلال ما يسميه علماء الأحياء مثلي تحدّر الخلية الجنسية.

These are the only cells that are immortal

هذه هي الخلايا الوحيدة السرمدية

among more than 200 types of cells in your body.

من بين أكثر من 200 نوع من الخلايا في أجسامكم.

The rest die with you.

وتموت البقية معكم.

So these immortal germs, called gametes,

لذا هذه الخلايا الجنسية السرمدية تسمى خلايا تناسلية،

are very important,

وهي مهمة للغاية،

and we call them germline.

ونسميها التحدّر التناسلي.

In our society, this unbroken line is under threat.

في مجتمعاتنا، يتعرضُ هذا الخط السليم إلى التهديد.

The present generations are having children later and later,

تنجبُ الأجيال الحالية أطفالًا في وقت لاحق ومتقدم،

and the older germ cells are less likely to result in successful fertilization,

والخلايا الجنسية الأقدم أقل احتمالاً لأن تؤدي إلى تخصيب ناجح،

which leads to the declining birth rate.

مما يؤدي إلى انخفاض معدل المواليد.

It's not just the people.

لا يتعلقُ الأمر بالناس فقط.

The continuous decrease in the reproductive rate

الانخفاض المستمر في معدل التناسل

of large livestock

للماشية الضخمة

has resulted in huge economic losses.

قد أسفر عن خسائر اقتصادية هائلة.

Setting aside the human needs,

بغض النظر عن احتياجات البشر،

there are endangered animals down to a few individuals.

هناك حيوانات مهددة بالانقراض بقي منها عدد قليل من الأفراد.

How can we preserve them?

كيف يمكننا الحفاظ عليها؟

That is where the assisted reproductive technology offers hope.

هنا تبعث التقنية التناسلية المساعدة الأمل.

Since Robert Edwards successfully combined human germ cells in a dish,

منذ أن نجح روبرت إدواردز في دمج الخلايا الجنسية البشرية في طبق،

more than 20 million babies have been born

وُلد أكثر من 20 مليون طفلًا

through this technology called in vitro fertilization.

من خلال هذه التقنية التي تُعرف بالتلقيح الصناعي.

However, current assisted reproductive technology

مع ذلك، تقنية الإنجاب المساعدة الحالية

can only be applied if sperm and egg can be obtained from the body.

لا يمكن تطبيقها إلا إذا أمكن الحصول على الحيوانات المنوية والبويضة من الجسم.

If not, there are no options available.

وإذا لم يكن ذلك ممكنًا، فلا توجد أي خيارات متاحة.

But I would ask now:

لكن سأسأل الآن:

Can we create germ cells in a dish?

هل يمكننا إنتاج خلايا جنسية في طبق؟

So this is a question.

لذا هذا هو السؤال.

So let's start with how the germ cells form in the body.

لذا دعونا نبدأ في كيفية تكوّن الخلايا الجنسية في الجسم.

After fertilization, a fertilized egg undergoes cell divisions

بعد التلقيح، تخضعُ البويضة المُلحقة إلى انقسامات الخلية

and differentiates into the different cell types.

وتنقسمُ إلى أنواع خلية مختلفة.

As it further develops,

ومع تطورها بشكل أكبر،

original cells, or eventual sperm and egg,

الخلايا الأصلية، أو الحيوان المنوي والبويضة في النهاية،

known as the primordial germ cells, emerge.

المعروفة كخلايا جنسية بدائية، المندمجة.

These primordial germ cells then differentiate into the primary egg,

ثم تنقسمُ هذه الخلايا الجنسية البدائية إلى البويضة الأساسية،

known as the oocyte, in the female,

وتعرف كخلية بيضية، في الأنثى،

or spermatogonia, the precursor of the sperm in the male.

أو الخلية المنوية، النُطفة الأولية في الذكر.

These egg and sperm mature over time,

تنضجُ البويضة والحيوان المنوي مع مرور الوقت،

which is associated with the sexual maturation of individuals.

التي ترتبط بالنضوج الجنسي للأفراد.

Now imagine

الآن تخيّلوا

if this entire process were to occur outside the body.

إذا حدثت هذه العملية بأكملها خارج الجسم.

So my team and I have been focusing

لذلك قد ركزتُ أنا وفريقي

on duplicating this entire process in a dish,

على نسخ هذه العملية بالكامل في الطبق،

known as in vitro gametogenesis.

وتعرفُ بتكوين الأمشاج/ إخصاب الخلايا التناسلية.

The key to generating the germ cells in a dish

الجوهر في توليد الخلية الجنسية في الطبق

is a type of cells called pluripotent stem cells,

هو نوع من الخلايا المسماة خلايا جذعية متعددة القدرات،

because they each have the ability to differentiate

لأن لدى كل خلية القدرة على التميز

into any cell type in the body.

إلى أي نوع خلية في الجسم.

Martin Evans showed that such a pluripotent stem cell

أظهر مارتن إيفانز أن هذا النوع من الخلية الجذعية متعددة القدرات

could be derived from preimplantation embryo in mice,

يمكنها أن تتفرع من الغرس المسبق للجنين في الفئران،

and James Thomson showed it could be done in humans.

وأظهر جيمس ثومسون أنه يمكن تطبيق ذلك في البشر.

Based on these breakthroughs,

استنادًا إلى هذه الإنجازات،

Shinya Yamanaka showed that any kind of cell in the body

أظهر شينيا ياماناكا أن أي نوع من الخلية في الجسم

could be turned into the pluripotent stem cells

يمكن أن يتحول إلى خلايا جذعية متعددة القدرات

simply by expressing a specific set of proteins.

ببساطة عن طريق إظهار مجموعة محددة من البروتينات.

These are called induced pluripotent stem cells,

وتسمى هذه خلايا جذعية متعددة القدرات مُحفزة،

and they possess the same potential as those derived from embryos.

وتمتلك نفس الإمكانية كالمتفرعين من الأجنة.

By using these pluripotent stem cells, we can hijack the germline.

باستخدام الخلايا الجذعية متعددة القدرات يمكننا الاستيلاء على خط الخلايا الجنسية.

During normal development,

أثناء التطور العادي،

cells receive a signal that guides their differentiation

تستقبل الخلايا إشارة التي ترشدها إلى إنقاسمها

into the different cell types.

إلى أنواع خلايا مختلفة.

By mimicking the right signals,

من خلال محاكاة الإشارات الصحيحة،

pluripotent stem cells can be directed along the pathway

يمكن إرشاد الخلايا الجذعية متعددة القدرات على طول مسارها

to differentiate into the egg and sperm.

لتميزها إلى بويضة وحيوان منوي.

This has been successfully demonstrated in our laboratory

قد قُدّم هذا في مختبرنا بنجاح

by using mouse pluripotent stem cells.

عن طريق استخدام خلايا جذعية متعددة القدرات من الفأر.

By providing appropriate signals,

من خلال توفير إشارات مناسبة،

we were able to generate mature eggs

استطعنا إنتاج بويضات ناضحة

from most pluripotent stem cells.

من معظم الخلايا الجذعية متعددة القدرات.

Also to achieve this,

ولتحقيق هذا أيضًا،

we created a mini ovary from pluripotent stem cells,

أنتجنا مبيض مصغر باستخدام خلايا جذعية متعددة القدرات،

allowing the oocyte to mature outside the body.

مما تسمح للبويضة غير الناضحة بالنضوج خارج الجسم.

Importantly, eggs produced in a dish are capable of fertilization

من المهم أن البويضات التي تُنتج في طبق تكون قادرة على التلقيح.

and giving rise to yet more mice like these.

وتتسبب في إنتاج المزيد من الفئران مثل هذه.

These looks the same as any other mice.

وهي تشبه أي فئران أخرى.

They grow up, they eat the food, they breed and live long.

وهي تكبرُ وتأكل الطعام وتتكاثر وتعيش طويلًا.

But in this case, the genetic mother of these mice

لكن في هذه الحالة، الأم الجينية لهذه الفئران

is the pluripotent stem cell grown in a dish.

هي خلية جذعية متعددة القدرات التي كبرت في طبق.

With this in vitro gametogenesis,

مع هذا التكوين للأمشاج في المختبر،

the process of creating an egg requires only skin cells

تتطلب عملية إنتاج البويضة خلايا الجلد فقط

or other easily collectable cells from the body, even cells in urine.

أو خلايا أخرى يمكن جمعها بسهولة من الجسم، حتى الخلايا الموجودة في البول.

So this means actually this kind of technology can be applied

لذا يعني هذا في الواقع أنه يمكن تطبيق هذا النوع من التقنية

to the various mammalian species,

على أنواع الثدييات المختلفة،

including humans, livestock or even endangered animals.

بما فيها البشر والماشية حتى الحيوانات المهددّة بالانقراض.

Several research groups have successfully produced

قد أنتجت مجموعات بحث عدة بنجاح

the primordial germ cells from pluripotent stem cells

الخلايا الجنسية البدائية من الخلايا الحذعية متعددة القدرات

in all these cases.

في جميع هذه الحالات.

Notably, our laboratory is actively involved

ومن الجدير بالذكر أن مختبرنا يشارك بنشاط

in the repopulation effort for the northern white rhinoceros.

في جهود إعادة التأهيل لوحيد القرن الأبيض الشمالي.

Sadly, there are only two females who remain on this planet.

للأسف، هناك أنثيان فقط ما زالتا موجودتين على هذا الكوكب.

We have generated the egg precursors

أنتجنا بويضة السلف

from the northern white rhinoceros induced pluripotent stem cells,

من خلايا جذعية مُحفزة متعددة القدرات لوحيد القرن الأبيض الشمالي،

and are currently creating a mini ovary system

وحاليًا ننتجُ نظام مبايض مصغر

to mature these precursors into the eggs.

لينضج هذا السلف إلى بويضات.

But we can go further than [that].

لكن يمكننا أن نذهب أبعد من ذلك.

By using this technology, we can skip the sex-dependent reproduction.

من خلال هذه التقينة، يمكننا استبعاد التكاثر المُعتمد على الجنس.

Today, germ cells have different shape and different function based on the sex.

اليوم، لدى الخلايا الجنسية أشكالًا متعددة ووظائف مختلفة بحسب الجنس.

This difference is genetically made by the sex chromosome.

يُصنع هذا الاختلاف وراثيًا عن طريق الكروموسوم الجنسي.

In the human, males have an X and Y chromosome,

في البشر، لدى الذكور كروموسوم إكس وواي،

and the females have two X chromosomes.

ولدى الأنثى كروموسومان إكس.

From a genetic viewpoint,

من وجهة نظر وراثية،

this is the only difference between male and female.

هذا هو الفرق الوحيد بين الذكر والأنثى.

But in a dish, we can eliminate this difference.

لكن في الطبق، يمكننا استبعاد هذا الفرق.

So our laboratory succeeded in the switching from the XY chromosome

لذا نجح مختبرنا في تبديل كروموسوم إكس واي

to the X chromosome.

إلى كروموسوم إكس.

How did we do that?

كيف قمنا بذلك؟

Well, we took the skin cells from the male mice,

حسنًا، أخذنا خلايا الجلد من فأر ذكر،

and then made induced pluripotent stem cells,

وقمنا بعمل خلايا جذعية مُحفزة متعددة القدرات،

which have X and Y chromosomes, of course.

التي لديها بالتأكيد كروموسومات إكس وواي.

Then we made a lot of these cells.

ثم قمنا بإنتاج العديد من هذه الخلايا.

In some rare populations,

في بعض الفئات النادرة،

unequal segregation of sex chromosomes occurs during cell division,

يحدث عزل أو فصل غير متساوٍ للكروموسومات الجنسية أثناء انقسام الخلية،

which means some XY chromosomes become one X chromosome

الذي يعني أن بعض كروموسومات إكس واي تصبح كروموسوم إكس واحد

that then doubles and becomes two X chromosomes.

ثم تتضاعف لتصبح كروموسومين إكس.

We picked that very rare population

اخترنا هذه الفئة النادرة جدًا

of these cells that have two X chromosomes,

من هذه الخلايا التي لديها كروموسومين إكس،

and we made an egg.

وصنعنا بويضة.

The egg derived from sex-converted induced pluripotent stem cells

تفرعت البويضة عن الخلايا الجذعية المُحفزة متعددة القدرات المحولة جنسيًا،

behaves exactly [like an] egg from traditional females.

وتتصرف تمامًا مثل بويضة من إناث عاديات.

We then fertilized the sex-converted egg

ثم لقحنّا البويضة المحولة جنسيًا مع الحيوان المنوي،

with the sperm,

and this gave rise to typical healthy mice like these.

وتسبّب هذا في إنتاج فئران صحية عادية مثل هذه.

They grow up, they eat the food, they mate and live long,

تكبرُ وتأكل الطعام وتتزاوج وتعيش طويلًا،

just like conventionally bred mice.

تمامًا مثل الفئران التي تُربى بالطرق التقليدية.

The only difference is these are derived from two dads.

الفرق الوحيد هو أنها متفرعة من أبوين ذكرين.

Looking at the history of reproductive technology like this,

بالنظر في تاريخ تقنية التناسل هذه،

technologies developed in experimental animals like this

التقنيات المطورة على الحيوانات التجريبية مثل هذه التقنية،

can eventually be applied to the human and other animals.

يمكن تطبيقها في النهاية على البشر والحيوانات الأخرى.

Today, the production of egg in a dish, even from traditional male cells,

اليوم، إنتاج بويضة في طبق، حتى من خلايا ذكرية تقليدية،

open a new possibility for reproduction in the future.

يفتح إمكانية جديدة للتناسل في المستقبل.

We can create germ cells in a dish,

يمكننا إنتاج خلايا جنسية في طبق،

and they can come from two fathers, two mothers

ويمكنها أن تتفرع من أبوين ذكرين أو من أمّين أنثيين

or perhaps other combinations.

أو ربما من تركيبات أخرى.

Thank you.

شكرًا لكم!

(Applause)

(تصفيق)