Изследователите са използвали наивни плурипотентни стволови клетки, за да създадат модел на ембрион, който изглежда и действа като естествен човешки ембрион. Те казват, че това е етичен начин за по-добро разбиране на ембрионалното развитие, което може да доведе до нови пътища за изследване на вродени дефекти и безплодие.
Между осем и десет дни след оплождането яйцеклетката преминава през фалопиевите тръби и се забива в стената на матката, отбелязвайки началото на бременността (от медицинска гледна точка). След имплантирането ембрионът продължава да расте и да се развива. По това време се формират основните органи и телесни системи, което прави развиващия се ембрион уязвим към вродени дефекти.
Изучаването на ембриони с цел придобиване на по-добро разбиране на тяхното сложно развитие е трудно по етични и технически причини. Изследователи от Научния институт Weizmann в Израел обаче може да са измислили начин да го направят.
„Драмата е през първия месец; Останалите осем месеца от бременността са предимно много растеж“, каза Джейкъб Хана, съответен автор на изследването. „Но този първи месец все още е черна кутия. Нашият модел на човешки ембрион, получен от стволови клетки, предлага етичен и достъпен начин за надникване в тази кутия. То много имитира развитието на истински човешки ембрион, особено появата на неговата изящна фина архитектура.
Изследователите се основават на предишния си опит в създаването на синтетика модели на миши ембриони направени единствено от стволови клетки. Както при предишните си изследвания, те започнаха с плурипотентни стволови клетки, които имат способността да се диференцират в много – но не всички – видове клетки. Но изследователите препрограмираха плурипотентните стволови клетки, за да се върнат към още по-ранно състояние, известно като наивно състояние, правейки ги способни да се диференцират във всеки тип клетка.
Те разделиха наивните плурипотентни стволови клетки на три групи. Тези, предназначени да се развият в ембрион, бяха оставени такива, каквито са. Клетките в другите две групи бяха третирани само с химикали – тоест генетично немодифицирани – за включване на определени гени, предназначени да ги накарат да се диференцират в един от трите вида тъкани, необходими за поддържане на ембриона. Скоро след като са били смесени, клетките са се събрали заедно и около 1% от тях са се самоорганизирали в цялостни, подобни на ембриони структури.
„Ембрионът се самозадвижва по дефиниция; не е нужно да му казваме какво да прави – трябва само да отприщим неговия вътрешно кодиран потенциал,” каза Хана. „От решаващо значение е да се смесят правилните видове клетки в началото, които могат да бъдат получени само от наивни стволови клетки, които нямат ограничения в развитието. След като направите това, моделът, подобен на ембрион, сам казва: „Давай!“
Ембриоподобните структури се развиват нормално извън утробата в продължение на осем дни, достигайки етап на развитие, еквивалентен на ден 14 от човешкото ембрионално развитие, точката, в която естествените ембриони придобиват структурите, които им позволяват да започнат да развиват телесни органи.
Изследователите открили, че техните модели на ембриони са структурно подобни на естествените човешки ембриони, виждани в старите учебници. Те дори наблюдават клетките, които произвеждат човешкия хорионгонадотропин (hCG), хормонът, използван при тестове за бременност, присъстват и са активни. Прилагането на секрети от тези клетки към домашен тест за бременност показа положителен резултат.
„Много неуспешни бременности се случват през първите няколко седмици, често преди жената дори да разбере, че е бременна“, каза Хана. „Тогава възникват и много вродени дефекти, въпреки че обикновено се откриват много по-късно. Нашите модели могат да бъдат използвани за разкриване на биохимичните и механичните сигнали, които осигуряват правилното развитие на този ранен етап и начина, по който това развитие може да се обърка.
Тяхното проучване вече отвори нова посока за бъдещи изследвания. Изследователите открили, че ако ембрионът не е обвит правилно от клетките, образуващи плацентата, на третия ден – което съответства на ден 10 от естественото ембрионално развитие – вътрешните му структури не успяват да се развият правилно.
„Ембрионът не е статичен“, каза Хана. „Трябва да има правилните клетки в правилната организация и трябва да може да напредва – става въпрос за съществуване и ставане. Нашият пълен модел на ембриона ще помогне на изследователите да отговорят на най-основните въпроси за това какво определя неговия правилен растеж.
Изследователите казват, че техният ембрионален модел може да разкрие причината за вродени дефекти и видове безплодие, както и да доведе до нови технологии за отглеждане на трансплантирани тъкани и органи. И може да предложи начин за извършване на експерименти, като определяне на ефекта на лекарствата върху развитието, които не включват живи ембриони.
Изследването е публикувано в сп Природата.
източник: Научен институт Вайцман
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
