Laboratoryjne embriony stworzone z pominięciem zapłodnienia

Laboratoryjne embriony myszy, stworzone bez jajeczek i plemników i inkubowane w urządzeniu przypominającym szybko kręcący się diabelski młyn pełen maleńkich szklanych fiolek, przetrwały 8,5 dnia

.Naukowcy Uniwersytetu Cambridge zmusili komórki macierzyste myszy do wyhodowania syntetycznych embrionów, które zaczęły rozwijać serca i mózgi, zupełnie jak prawdziwe. Laboratoryjne embriony, stworzone bez jajeczek i plemników i inkubowane w obracającym się urządzeniu ze szklanymi fiolkami, przetrwały 8,5 dnia. To prawie połowa długości typowej ciąży u myszy.

Jak wynika z opublikowanego na łamach Nature, w tym czasie wokół embrionów rozwinął się woreczek żółtkowy dostarczający pożywienia, a same embriony wykształciły przewody pokarmowe, neurony, czyli zaczątki centralnego układu nerwowego, bijące serca oraz mózgi z dobrze zdefiniowanymi podrozdziałami, w tym przodomózgowie i śródmózgowie.

Było to marzeniem naszej społeczności od lat i [głównym] przedmiotem naszej pracy od dekady, i wreszcie udało nam się to zrobić, komentuje w oświadczeniu starsza autorka badania Magdalena Zernicka-Goetz, biolog pracująca w laboratoriach na Uniwersytecie w Cambridge w Wielkiej Brytanii i w Kalifornijskim Instytucie Technologii w Pasadenie.

Proces ten jest daleki od doskonałości. Tylko niewielka część komórek rozwija te cechy, a te, które to robią, nie do ko

Jianping Fu, bioinżynier z Uniwersytetu Michigan w Ann Arbor, zwraca uwahę, że następnym kamieniem milowym będzie tak naprawdę wytworzenie syntetycznego embrionu ludzkiego, w oparciu o komórki macierzyste.

Sztuczne zapłodnienie – ogromny rozwój embriologii

.Prof. Magdalena Zernicka-Goetz, biolog rozwojowy i komórek macierzystych z laboratoriów na Uniwersytecie w Cambridge w Wielkiej Brytanii i w Kalifornijskim Instytucie Technologii w Pasadenie, pracująca nad tym problemem od dekady, zwraca uwagę na niezwykłe postępy, jakie w ostatnich latach zaszły w badaniach komórek macierzystych.

Kiedy kilka lat temu, jej zespół odkrył, że po dodaniu komórek macierzystych, dających początek łożysku i woreczkowi żółtkowemu, ich embriony rozwijały się dalej. W zeszłym roku wykazali, że mogą wykorzystać tę technikę do hodowli embrionów do 7 dnia. W swojej najnowszej pracy, opublikowanej w Nature, zespół Zernickiej-Goetz opisuje, jak hodował zarodki przez kolejne 1,5 dnia, pisze Nature.

Zespół Zernickiej-Goetz zrobił to z pomocą techniki opracowanej przez Jacoba Hannę, biologa zajmującego się komórkami macierzystymi w Weizmann Institute of Science w Izraelu. Od lat pracuje on nad tym problemem.

W zeszłym roku zespół Hanny poinformował, że opracował urządzenie, które pozwoliło im na hodowanie naturalnych embrionów myszy przez bezprecedensowo długi czas poza macicą. Inkubator, w którym zarodki przebywały od 5. do 11. dnia życia, wykorzystuje aspekty poprzedniej technologii, w której zarodki przebywały w szklanych fiolkach obracających się na systemie przypominającym koło żelazne, i dodaje do tego wentylację. System wentylacji kontroluje mieszankę tlenu i dwutlenku węgla wchodzącą do fiolek oraz ciśnienie, pisze Cassandra Willyard.

Po tym jak praca Hanny ukazała się w zeszłym roku, jego zespół podzielił się częścią swojego inkubatora z innymi biologami zajmującymi się rozwojem i komórkami macierzystymi.

Jacob Hanna zwraca uwagę na podobieństwo syntetycznych embrionów do naturalnych. Mimo to dodaje, że „można zauważyć pewne defekty i pewne zmiany w wielkości organów„.

Zespół prof. Magdaleny Zernickiej-Goetz przeprowadził również eksperyment, w którym wybił gen o nazwie Pax6, mający kluczową rolę w rozwoju mózgu. Kiedy wyeliminowano ten gen, głowy myszy nie rozwijały się prawidłowo, naśladując to, co dzieje się w naturalnych embrionach pozbawionych tego genu.

Laboratoryjne embriony czy manipulacja embrionami?

.Dla badaczy, te syntetyczne modele mają wiele zalet w porównaniu z naturalnymi embrionami stworzonymi z jaj i plemników. Ponieważ rosną one poza macicą, są znacznie łatwiejsze do obserwacji. Są też łatwiejsze do manipulowania za pomocą narzędzi do edycji genomu. To może uczynić je przydatnymi do odkrycia roli różnych genów w wadach wrodzonych lub zaburzeniach rozwojowych. Prof. Magdalena Zernicka-Goetz planuje wykorzystać ten model do zrozumienia, dlaczego ciąże się nie udają.

Jacob Hanna ma nadzieję wykorzystać tę technikę do opracowania ludzkich syntetycznych embrionów, które mogą być źródłem nowych organów i tkanek dla potrzebujących ich ludzi.

„Butlowanie” rodem z Huxley’a?

.Pojawia się pytanie o możliwość wykorzystania techniki prof. Magdaleny Zernickiej-Goetz do pracy nad ludzkimi komórkami macierzystymi.

Naukowcy skłonili ludzkie komórki macierzyste do przekształcenia się w blastocysty, a nawet do naśladowania niektórych aspektów gastrulacji, kiedy to wczesny zarodek organizuje się w odrębne warstwy złożone z różnych typów komórek. Jednak osiągnięcie etapu tworzenia się organów w ludzkich komórkach, co ma miejsce około miesiąca po zapłodnieniu, stanowi poważne wyzwanie techniczne, pisze na łamach Nature, Cassandra Willyard.

Ali Brivanlou, biolog rozwojowy z Rockefeller University w Nowym Jorku, dodaje, że rozwijanie ludzkich embrionów jest bliższe, niż mogłoby się wydawać.

Jednym z kluczowych pytań naukowców jest to, czy te syntetyczne struktury powinny być uważane za embriony, co jest punktem debaty w tej dziedzinie.

Międzynarodowe Towarzystwo Badań nad Komórkami Macierzystymi od dawna odradza hodowanie ludzkich embrionów powyżej 14 dnia (odpowiednik 6 dnia u myszy) – mniej więcej wtedy, gdy pojawia się „prymitywny stek”, struktura oznaczająca początek gastrulacji. W 2021 roku stowarzyszenie usunęło ten limit i wydało nowe wytyczne mówiące, że takie badania powinny mieć istotne uzasadnienie naukowe i powinny wykorzystywać minimalną liczbę embrionów niezbędną do osiągnięcia celu naukowego.

Oprac. MAC