Ludzki embrion z komórek macierzystych. Ważne osiągnięcie izraelskich uczonych

Zespół profesora Jakoba Hanny z Instytutu Weizmanna stworzył z komórek macierzystych kompletne modele ludzkich embrionów i prowadził ich rozwój poza macicą przez 8 dni. Embriony posiadały wszystkie struktury charakterystyczne dla naturalnie powstałych 14-dniowych embrionów, w tym łożysko, pęcherzyk żółtkowy, kosmówkę i inne tkanki potrzebne do odpowiedniego wzrostu. To znaczące osiągnięcie, gdyż to, co udawało się dotychczas uzyskać z ludzkich komórek macierzystych nie mogło być uznawane za prawdziwe modeli embrionów, gdyż nie posiadało niemal żadnych struktur niezbędnych do rozwoju embrionalnego.

Modele embrionu uzyskane przez zespół Hanny posłużą nie tylko do badań nad słabo poznanym najwcześniejszym etapem rozwoju człowieka. A to ten etap jest w wielu momentach kluczowy. W siódmym dniu po zapłodnieniu rozwijający się zarodek zagnieżdża się w macicy, a już 3-4 tygodnie później wykształcają się zawiązki wszystkich narządów. Wszystko rozgrywa się w pierwszym miesiącu, przez pozostałych osiem miesięcy płód głównie rośnie, mówi Hanna. Jednak ten pierwszy miesiąc to dla nas w dużej mierze tajemnica. Nasze embriony stworzone z komórek macierzystych pozwolą na badanie tego okresu w sposób łatwy i etyczny. Rozwój modelowego embrionu bardzo przypomina rozwój prawdziwego ludzkiego embrionu, szczególnie rozwój różnych jest struktur, dodaje uczony.

Zespół Hanny korzystał z doświadczeń zdobytych podczas prac na mysim embrionem w komórek macierzystych. W przypadku ludzkiego embrionu naukowcy również nie skorzystali ani z zapłodnionego jaja, ani z macicy. Użyli pluripotencjalnych komórek macierzystych, które mogą różnicować się w wiele – ale nie wszystkie – typów komórek. Część z wykorzystanych komórek pobrali ze skóry dorosłego człowieka, część pochodzi zaś z linii komórkowych od lat hodowanych w laboratorium.

Następnie wykorzystali opracowaną przez siebie metodę reprogramowania zmieniając je w komórki na wcześniejszym etapie życia, które mogą różnicować się w dowolny typ komórek. Ten etap odpowiada 7-dniowemu zarodkowi, takiemu, który właśnie zagnieżdża się w macicy.

Naukowcy podzielili pozyskane przez siebie komórki na trzy grupy. Ta, która miała rozwinąć się w embrion pozostała bez zmian. Pozostałe dwie grupy poddano działaniu odpowiednich środków chemicznych – bez modyfikacji genetycznych – po to, by rozwinęły się tkanki potrzebne do utrzymania embrionu przy życiu – łożysko, pęcherzyk żółtkowy i kosmówkę. Po wymieszaniu komórek w odpowiednim zoptymalizowanym środowisku, doszło do spontanicznej samoorganizacji i około 1% z nich utworzył embrion. Embrion z definicji sam się rozwija. Nie trzeba mu mówić, co ma robić. Wystarczy uwolnić zakodowany wewnątrz potencjał. Kluczowym elementem jest wymieszanie odpowiednich komórek na samym początku. Gdy się to zrobi, embrion samodzielnie zaczyna się rozwijać, mówi Hanna. Po uzyskaniu embrionu naukowcy przez 8 dni rozwijali go poza macicą, uzyskując etap rozwoju odpowiadający 14-dniowemu zarodkowi.

Gdy naukowcy porównali wewnętrzną organizację swojego modelu z ilustracjami i wynikami badań anatomicznych dostępnych w atlasach z lat 60., zauważyli olbrzymie podobieństwa. Ich model zawierał każdą znaną strukturę, znajdowała się ona w odpowiednim miejscu, miała prawidłowe rozmiary i kształt. Embrion wydzielał nawet odpowiednie hormony. Gdy naukowcy je pobrali i umieścili na komercyjnym teście ciążowym, uzyskali wynik dodatni.

Wiele wad rozwojowych pojawia się w pierwszych tygodniach życia zarodka, gdy kobieta jeszcze nie wie, że jest w ciąży. Stworzony w Izraelu model pozwoli na poszukiwanie zarówno sygnałów świadczących o prawidłowym, jak i nieprawidłowym rozwoju. Już teraz naukowcy zauważyli, że jeśli do 10 dnia po zapłodnieniu embrion nie zostanie otoczony komórkami tworzącymi łożysko, jego struktury zewnętrzne, jak pęcherzyk żółtkowy, nie rozwijają się prawidłowo.

Naukowcy poinformowali też, że na etapie odpowiadającym 7. dniu po zapłodnieniu model składał się ze 120 komórek, a jego średnica wynosiła 0,1 mm. Na etapie 14. dnia był on złożony z około 2500 komórek i mierzył 0,5 mm.

embrion komórki macierzyste