Badania na ludzkich embrionach mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia najwcześniejszych etapów rozwoju człowieka. Obecnie badania te prowadzone są na nadwyżkach zarodków dobrowolnie oddanych przez osoby, które przeszły zapłodnienie in vitro. Niemniej jednak badania te są ograniczone dostępnością embrionów i ścisłymi międzynarodowymi limitami czasowymi dotyczącymi czasu rozwoju embrionu w laboratorium (maksymalnie 14 dni).
Teraz naukowcy z Caltech stworzyli struktury podobne do embrionów z ludzkich komórek macierzystych. W przeciwieństwie do naturalnych embrionów, które powstają z połączenia plemnika i komórki jajowej, struktury te powstają poprzez połączenie tak zwanych pluripotencjalnych komórek macierzystych, które mają zdolność rozwijania się w wyspecjalizowane typy komórek. Chociaż te podobne do embrionów struktury mają pewne kluczowe różnice w stosunku do prawdziwych embrionów, technologia ich tworzenia będzie miała kluczowe znaczenie dla odpowiedzi na otwarte pytania dotyczące rozwoju człowieka bez konieczności dawstwa embrionów.
Badania przeprowadzono w laboratorium Magdaleny Zernickiej-Goetz, profesor biologii i inżynierii biologicznej w Caltech w Bren i zostały opisane w artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications.
Struktury są wykonane z pluripotencjalnych komórek macierzystych, które dają początek różnym typom komórek, które następnie samoorganizują się w strukturę o morfologii wyraźnie przypominającej embrion, który ma odrębne tkanki embrionalne i pozaembrionalne. Pluripotencjalne komórki macierzyste zostały początkowo wyizolowane z prawdziwego ludzkiego embrionu przez innych badaczy i od tego czasu są utrzymywane w środowisku laboratoryjnym. Co ciekawe, komórki wciąż „pamiętają”, jak złożyć się w embrion, gdy są wspierane przez odpowiednie warunki środowiskowe.
„Zdolność do złożenia podstawowej struktury embrionu wydaje się być wbudowaną właściwością tych najwcześniejszych komórek embrionalnych, której po prostu nie są w stanie 'zapomnieć'” – mówi Zernicka-Goetz. „Niemniej jednak albo ich pamięć nie jest absolutnie precyzyjna, albo nie mamy jeszcze najlepszej metody pomagania komórkom w odzyskaniu ich pamięci. Nadal mamy dalszą pracę do wykonania, zanim będziemy mogli uzyskać ludzkie komórki macierzyste, aby osiągnąć możliwą dokładność rozwojową z ich odpowiednikami mysich komórek macierzystych”.
Zdolność do generowania struktur podobnych do embrionów z komórek macierzystych oznacza, że nie są potrzebne dodatkowe zarodki od dawców; ponadto konstrukcje mogą być tworzone w dużych ilościach. Zatem ten modelowy system może prowadzić do przełomów w zrozumieniu wczesnego rozwoju embrionalnego, który nie jest ograniczony dostępnością ludzkich embrionów. Na przykład będzie można zaburzać poszczególne geny i badać ich wpływ na proces rozwojowy. Ponadto system ten może być wykorzystany do zrozumienia, w jaki sposób różne komponenty komórkowe koordynują swój rozwój na bardzo wczesnych etapach oraz jaki wpływ ma to wzajemne przenikanie się komórek na późniejsze etapy rozwoju.
Komentarze
[ z 0]