Stworzyli embrion bez udziału jajeczka i plemnika. Chcą hodować organy do przeszczepu
Sztuczny embrion, który do rozwoju nie potrzebuje jajeczka, plemnika ani macicy - tak mniej więcej prezentuje się najnowsze osiągnięcie naukowców. Sztuczny embrion został wyhodowany z komórek macierzystych. Celem nie jest klonowanie ludzi, a "hodowla" organów na potrzeby transplantologii
Problem z dostępnością organów do przeszczepów nie jest nikomu obcy. Naukowcy stale pracują nad alternatywami takimi jak sztuczne organy czy ksenotransplantologia - przeszczep organów świni człowiekowi, a także opracowują metody pozwalające utrzymać organy dłużej "przy życiu". Nadal poszukują też nowych metod, dzięki którym medycyna mogłaby pozyskać kolejne substytuty chorych narządów.
Izraelscy naukowcy prezentują nowy sposób, który w przyszłości mógłby posłużyć transplantologii w uporaniu się z problemem niedoboru organów. Uczeni z Weizmann Institute of Science pod przewodnictwem profesora Jacoba Hanna wyhodowali syntetyczne modele embrionów myszy poza łonem matki, dokonując tego wyłącznie z pomocą komórek macierzystych hodowanych w szalce Petriego - bez udziału jajeczka, plemnika i macicy. Swe dokonania zespół opisał w czasopiśmie Cell.
Zespół oparł się na dwóch wcześniejszych osiągnięciach własnego laboratorium. Pierwszym z nich była skuteczna metoda przeprogramowania komórek macierzystych z powrotem do stanu "naiwnego" - czyli do ich najwcześniejszego stadium, kiedy mają największy potencjał do przekształcenia się w różne typy komórek.
Urządzenie utrzymuje embriony skąpane w roztworze odżywczym wewnątrz zlewek, które poruszają się w sposób ciągły, symulując sposób dostarczania składników odżywczych przez materialny przepływ krwi do łożyska, a także ściśle kontroluje wymianę tlenu i ciśnienie atmosferyczne. We wcześniejszych badaniach z powodzeniem wykorzystano to urządzenie do hodowli naturalnych embrionów myszy od 5 do 11 dnia życia.
Syntetyczny embrion - bez macicy, jajeczka, plemników
W nowym badaniu zespół postanowił wyhodować syntetyczny model embrionu wyłącznie z naiwnych mysich komórek macierzystych, które były hodowane przez lata w szalce Petriego, rezygnując z konieczności rozpoczęcia od zapłodnionej komórki jajowej. Takie podejście pozwala w dużym stopniu ominąć kwestie techniczne i etyczne związane z wykorzystaniem naturalnych embrionów w badaniach i biotechnologii.
Nawet w przypadku myszy niektóre eksperymenty są obecnie niewykonalne, ponieważ wymagałyby tysięcy embrionów, podczas gdy dostęp do modeli pochodzących z mysich komórek embrionalnych, które rosną w inkubatorach laboratoryjnych w milionach sztuk, jest praktycznie nieograniczony.
Przed umieszczeniem komórek macierzystych w urządzeniu, badacze rozdzielili je na trzy grupy. W jednej, która zawierała komórki przeznaczone do samodzielnego rozwoju w organy embrionalne, komórki pozostawiono w takim stanie, w jakim były. Komórki w pozostałych dwóch grupach poddano wstępnej obróbce tylko przez 48 godzin, aby nadekspresja jednego z dwóch rodzajów genów: głównych regulatorów łożyska oraz woreczka żółtkowego.
Daliśmy tym dwóm grupom komórek przejściowy bodziec do powstania tkanek pozazarodkowych, które podtrzymują rozwijający się zarodek
- powiedział Jacob Hanna.
Wkrótce po wymieszaniu wewnątrz urządzenia, trzy grupy komórek zebrały się w grupy, z których zdecydowana większość nie rozwinęła się prawidłowo. Jednak około 0,5 procenta - 50 z około 10 000 - utworzyło kule, z których każda stała się później wydłużoną strukturą przypominającą embrion.
Ponieważ badacze oznaczyli każdą grupę komórek innym kolorem, mogli obserwować tworzące się na zewnątrz embrionów łożysko i woreczek żółtkowy oraz rozwój modelu, który przebiegał tak, jak w przypadku naturalnego embrionu.
Syntetyczne modele rozwijały się normalnie do połowy ósmego dnia - prawie połowy 20-dniowej ciąży myszy - na którym to etapie wszystkie wczesne zalążki organów zostały uformowane, w tym bijące serce, krążenie komórek macierzystych krwi, mózg z dobrze ukształtowanymi fałdami, cewka nerwowa i przewód jelitowy.
W porównaniu z naturalnymi embrionami myszy, syntetyczne modele wykazywały 95-procentowe podobieństwo zarówno w kształcie struktur wewnętrznych, jak i wzorcach ekspresji genów różnych typów komórek. Narządy widoczne w modelach dawały wszelkie przesłanki do tego, że są funkcjonalne.
Sztuczne embriony szansą nie tylko dla transplantologii
Dla profesora Hanna oraz innych badaczy komórek macierzystych i rozwoju embrionalnego, badanie to stanowi zupełnie nowe pole badań.
Oprócz pomocy w ograniczeniu wykorzystania zwierząt w badaniach, syntetyczne modele embrionów mogą w przyszłości stać się niezawodnym źródłem komórek, tkanek i organów do przeszczepów.
