Syntetyczny zarodek, stworzony bez plemnika i komórki jajowej, może prowadzić do wyleczenia niepłodności

Naturalny (na górze) i syntetyczny (na dole) zarodki, wykazujące porównywalny rozwój mózgu i serca.

Według najnowszych doniesień, naukowcom udało się stworzyć zarodki myszy w probówce. Badania te mogą pewnego dnia pomóc rodzinom, które mają nadzieję zajść w ciążę.

Według badania opublikowanego w czwartek w czasopiśmie Nature, po 10 latach badań naukowcy stworzyli bez udziału plemnika czy komórki jajowej syntetyczny zarodek myszy, który zaczął wykształcać narządy. Wystarczyły tylko komórki macierzyste.

Komórki macierzyste to niewyspecjalizowane komórki, którymi można manipulować, aby stały się dojrzałymi komórkami o specjalistycznych funkcjach.

"Nasz model mysiego zarodka nie tylko wykształcił mózg, ale także bijące serce oraz wszystko inne, na co składa się na ciało" - powiedziała główna autorka badania Magdalena Żernicka-Goetz, profesor rozwoju ssaków i biologii komórek macierzystych na Uniwersytecie Cambridge w Wielkiej Brytanii.

"To po prostu niewiarygodne, że zaszliśmy tak daleko. To było marzeniem naszej społeczności od lat i głównym celem naszej pracy przez dekadę, i w końcu to zrobiliśmy“.

Eksperyment ten jest fascynującym postępem i stawia czoła wyzwaniu, przed którym stoją naukowcy badający zarodki ssaków w macicy, powiedziała Marianne Bronner, profesor biologii w California Institute of Technology w Pasadenie (Caltech). Bronner nie brała udziału w badaniu.

"Rozwijają się one poza matką i dlatego można je łatwo badać w trakcie krytycznych etapów rozwoju, które wcześniej były trudno dostępne" - dodała Bronner.

Naukowcy mają nadzieję przejść od embrionów myszy do tworzenia modeli naturalnych ciąż ludzkich - z których wiele nie utrzymuje się już na wczesnym etapie, powiedziała Żernicka-Goetz.

Obserwując zarodki w laboratorium zamiast w macicy, naukowcy uzyskali lepszy wgląd w proces, pomoże to dowiedzieć się, dlaczego niektóre ciąże mogą się nie powieść i jak temu zapobiec, dodała.

Na razie naukowcy byli w stanie śledzić tylko około ośmiu dni rozwoju syntetycznych zarodków myszy, ale proces ten poprawia się i już wiele się nauczono, powiedział autor badania Gianluca Amadei, doktor habilitowany na Uniwersytecie w Cambridge.

"To ujawnia podstawowe wymagania, które należy spełnić, aby stworzyć właściwą strukturę zarodka wraz z jego narządami" - powiedziała Żernicka-Goetz.

W obecnej sytuacji badania nie odnoszą się do ludzi i "wiele trzeba jeszcze poprawić, aby było to naprawdę przydatne" - powiedział Benoit Bruneau, dyrektor Instytutu Chorób sercowo-naczyniowych Gladstone i starszy badacz w Gladstone Institutes. Bruneau nie brał udziału w badaniu.

Naukowcy jednak widzą ważne zastosowania na przyszłość. Proces ten można natychmiast wykorzystać do testowania nowych leków, powiedziała Żernicka-Goetz. Ale w dłuższej perspektywie, gdy naukowcy przejdą od syntetycznych zarodków myszy do modelu embrionu ludzkiego, może to również pomóc w budowie syntetycznych narządów dla osób potrzebujących przeszczepów, dodała pani profesor.

"Uważam tę pracę za przetarcie szlaku dla przyszłych badań tego rodzaju" - powiedział autor badania David Glover, profesor biologii i inżynierii biologicznej w Kalifornijskim Instytucie Technologicznym.

Jak im się to udało

Według badań, embrion w macicy wymaga trzech rodzajów komórek macierzystych, by się rozwijać: pierwszy staje się tkanką ciała, drugi workiem owodniowym, w którym rozwija się zarodek, a trzeci formuje łożysko, łączące matkę z płodem.

W laboratorium Żernickiej-Goetz badacze wyizolowali trzy typy komórek macierzystych z embrionów i hodowali je w ustawionym pod kątem pojemniku, aby połączyć komórki i zachęcić je do [transdukcji].

Dzień po dniu, dostrzec można było, jak zgrupowania komórek łączą się w coraz bardziej złożone struktury, przekazała pani Żernicka-Goetz.

Istnieją względy etyczne i prawne, którymi należy się zająć przed przejściem do syntetycznych embrionów ludzkich, wyjaśniła Żernicka-Goetz. A biorąc pod uwagę różnicę w złożoności między mysimi i ludzkimi embrionami, może upłynąć kilkadziesiąt lat, zanim naukowcy będą w stanie wykonać podobny proces dla ludzkich modeli, powiedziała doktor Bronner.

Jednak w międzyczasie informacje uzyskane z modeli mysich mogą pomóc "skorygować uszkodzone tkanki i narządy", przekazała profesor Żernicka-Goetz.

Tajemnica ludzkiego życia

Według badań, w trakcie pierwszych tygodni po zapłodnieniu zarodek składa się z trzech różnych typów komórek macierzystych, komunikujących się ze sobą chemicznie i mechanicznie, dzięki czemu zarodek może prawidłowo rosnąć.

"Tak wiele ciąż kończy się niepowodzeniem w tym czasie, zanim większość kobiet (zda sobie sprawę), że są w ciąży" - powiedziała Żernicka-Goetz, która jest również profesorem biologii i inżynierii biologicznej w Caltech. "Ten okres jest podstawą wszystkiego, co następuje w czasie ciąży. Jeśli coś pójdzie nie tak, ciąża się nie powiedzie".

Jednak na tym etapie zarodek stworzony w wyniku zapłodnienia in vitro jest już wszczepiony rodzicowi, więc naukowcy mają ograniczony wgląd w procesy, przez które przechodzi, powiedziała profesor Żernicka-Goetz.

Byli w stanie opracować podstawy mózgu - po raz pierwszy dla takich modeli, coś, co określono jako "święty Graal dla tej dziedziny", powiedział Glover.

"Ten okres ludzkiego życia jest tak tajemniczy, że możliwość zobaczenia, jak to się dzieje w probówce - mieć dostęp do tych pojedynczych komórek macierzystych, zrozumieć, dlaczego tak wiele ciąż kończy się niepowodzeniem i jak możemy być w stanie temu zapobiec - jest dość wyjątkowa" - powiedziała Żernicka-Goetz w komunikacie prasowym. "Przyjrzeliśmy się dialogowi, który musi się odbyć między różnymi typami komórek macierzystych w tym czasie - pokazaliśmy, jak to się dzieje i jak może to pójść nie tak".