Model ljudskog embriona napravljen u laboratoriji od matičnih ćelija!

Foto: ABACA / Abaca Press / Profimedia

Istraživački tim prof. Jakoba Hane sa Naučnog instituta Vajzman napravio je kompletan model ljudskog embriona od matičnih ćelija stvorenih u laboratoriji i uspeo da taj model embriona uzgoji van materice do starosti od 14 dana. Kako se navodi u studiji objavljenoj u žurnalu Nature, ovi sintetički modeli embriona imaju sve strukture i karakteristike embriona u tom uzrastu, uključujući posteljicu, žumancetnu kesu, horion i druga spoljna tkiva koja obezbeđuju dinamiku i adekvatan rast, navodi Phys.org.

Ćelijski agregati napravljeni od ljudskih matičnih ćelija u ranijim studijama ne mogu da se smatraju preciznim modelima ljudskog embriona jer im nedostaju skoro sva obeležja embriona posle implantacije. U suštini, oni nisu uspeli da sadrže nekoliko tipova ćelija ključnih za razvoje embriona, poput onih koji formiraju posteljicu i horion. Osim toga, nisu imali strukturalne organizacione karakteristike embriona i nisu pokazivale dinamičku sposobnost da napreduju do sledeće faze razvoja.

Preporučujemo

Zahvaljujući autentičnoj kompleksnosti, modeli ljudskog embriona koje je napravio Hanin tim mogu da bace novo svetlo na misteriozne početke embriona. Malo se zna o ranim embionima jer ih je veoma teško proučavati, što zbog etičkih, što zbog tehničkih razloga, iako su inicijalne faze razvoja ključne za kasniji razvoj.

Tokom ovih faza grumen ćelija koji se ubaci u matericu sedmog dana postojanja za tri do četiri nedelje postaje formiran embrion koji već ima neke organe.

- Drama je u prvom mesecu, ostatak od osam meseci trudnoće uglavnom predstavlja samo rast. Ali prvi mesec je trenutno i dalje nepoznat. Naš model ljudskog embriona daje etički prihvatljiv i dostupan način proučavanja tog perioda. Prilično tačno imitira razvoj pravog ljudskog embriona, posebno pojavu njegove izvanredno fine arhitekture – rekao je prof. Jakob Hana.

Tim naučnika je razradio ranije iskustvo sa stvaranjem modela mišjih embriona od sintetičkih matičnih ćelija. Kao i u tom istraživanju, naučnici nisu koristili oplođene jajne ćelije ili matericu. Započeli su sa pluripotentnim matičnim ćelijama, koje imaju potencijal da se razviju u većinu, ako ne i u sve tipove ćelija. Neke od njih su dobijene od ćelija kože odraslih osoba i vraćene su u stanje matičnih ćelija. Druge su bile potomci matičnih ćelija uzgajanih u laboratoriji tokom nekoliko godina.

Istraživači su onda koristili Hanin nedavno razvijen metod reprogramiranja pluripotentnih matičnih ćelija tako da mogu da se vrate korak unazad, u takozvano stanje naivnosti, kada su sposobne da postanu bilo koji tip ćelija. Ova faza korespondira sa sedmim danom prirodnog ljudskog embriona, kada on dolazi do materice. Hanin tim je prvi, još 2013, počeo da opisuje metode stvaranja takozvanih naivnih ljudskih ćelija, a nastavili su da poboljšavaju metode tokom godina.

📣 Our fun journey continues - latest lab preprint is now out in @NatureCheck out in great detail how we derive Complete and Structured human day 14 post-implantation embryo models (SEMs) solely from unmodified HENSM naïve ESCs@Beroldak @EmilieWildschu1 @vlad_bndk @noashefi… pic.twitter.com/BP3wduxL1H— Jacob (يعقوب) Hanna (@jacob_hanna) September 6, 2023

Naučnici su podelili ćelije u tri grupe. Ćelije koje će se razviti u embrion su ostavljene kakve su. Ćelije drugih grupa su tretirane samo hemikalijama, bez ikakve potrebe za genetskim modifikacijama, kako bi se pokrenulo pretvaranje u tipove tkiva potrebnih za održavanje embriona – posteljice, žumancetne kese i ekstraembrionalne membrane mezoderma koja na kraju stvara horion.

Ubrzo nakon što su izmešane u optimalnim, specijalno razvijenim uslovima, ćelije formiraju grumen, od kojeg je 1 odsto sam organizovan u strukture nalik embrionu.

- Embrion se sam pokreće po definiciji, ne moramo da mu govorimo šta da radi, dovoljno je da pokrenemo njegov unutrašnji potencijal. Kritično je da se na početku pomešaju pravi tipovi ćelija, koji mogu da se razviju samo od naivnih matičnih ćelija koje nemaju nikakve razvojne restrikcije. Kada to uradite, model embriona sam sebi kaže da počne razvoj – rekao je Hana.

Strukture nalik embrionu razvijene od matičnih ćelija normalno se razvijaju van materice 8 dana, čime dostižu razvojnu fazu koja je ekvivalent od 14 dana u razvoju ljudskog embriona. To je trenutak kada prirodni embrioni razvijaju unutrašnju strukturu koja im omogućuje početak sledeće faze – razvoj početaka organa.

- Mnogi spontani pobačaji se događaju u prvih nekoliko nedelja, često pre nego što žena i zna da je trudna. To je, takođe, period kada nastaju defekti iako se oni otkrivaju mnogo kasnije. Naši modeli mogu da se koriste da otkriju biohemijske i mehaničke signale koji obezbeđuju pravilan razvoj u ovoj ranoj fazi, kao i načine na koje razvoj može da ode u pogrešnom smeru – rekao je Hana.

Tim je već otkrio da ako embrion nije trećeg dana protokola, koji korespondira sa 10. danom prirodnog razvoja, prekriven ćelijama koje formiraju posteljicu na pravi način, njegove unutrašnje strukture poput žumancetne kese neće uspeti da se razviju.

- Naši modeli embriona pomoći će istraživačima da se posvete najosnovnijim pitanjima o tome šta je pravilan razvoj embriona – rekao je prof. Jakob Hana.

(Telegraf Nauka/Phys.org)