Modele ludzkich zarodków stworzono bez plemnika, komórki jajowej czy macicy

Kompletne modele ludzkich embrionów odpowiadające 14-dniowemu zarodkowi stworzyli naukowcy z izraelskiego Instytutu Nauki Weizmanna, pod kierownictwem prof. Jacoba Hanny. Wykorzystali do tego celu ludzkie komórki macierzyste.

Jak podkreślają autorzy badań, uzyskane przez nich modele nie tylko wyglądają dokładnie jak liczący 14 dni ludzki zarodek, ale nawet uwalniają hormony, które dają dodatni wynik testu ciążowego. Miały łożysko, woreczek żółtkowy, kosmówkę i pozostałe tkanki typowe dla dwutygodniowego zarodka.

Według autorów badań tworzenie tego rodzaju zarodków ma w etycznie akceptowalny sposób pomóc w lepszym zrozumieniu najwcześniejszych etapów ludzkiego życia. Powinno to pomóc w zapobieganiu wadom rozwojowym czy poronieniom, leczeniu niepłodności czy testowaniu wpływu leków na przebieg ciąży oraz pozyskiwaniu tkanek do przeszczepu.

Tworzenie zarodków nie wymagało użycia komórek jajowych, plemników ani nawet wykorzystania macicy. Zamiast tego nakłoniono ludzkie komórki macierzyste do samozorganizowania się w strukturę przypominającą embrion. Wcześniej prowadzono tego rodzaju badania na myszach.

Wykorzystano zarówno ludzkie pluripotencjalne komórki macierzyste (mające zdolność do tworzenia tkanek i narządów, ale nie łożyska), hodowane od lat w laboratorium, jak i dorosłe komórki skóry, które udało się cofnąć do stanu sprzed zróżnicowania. Jednak komórki pluripotencjalne nie mogą się przekształcić w wszystkie rodzaje komórek zarodka. Dlatego kolejnym krokiem było ich przeprogramowanie, metodą wcześniej opracowaną przez zespół prof. Hanny, aby cofnąć je do jeszcze wcześniejszego etapu rozwoju, w którym mogą one przekształcić się w każdy rodzaj komórek.

Uzyskane komórki zostały podzielone na trzy grupy. Te, z których powstał zarodek pozostawiono bez dalszych interwencji, a w pozostałych dwóch za pomocą odpowiednich substancji chemicznych włączono działanie genów, dzięki którym uległy zróżnicowaniu - w tkanki łożyska, woreczka żółtkowego albo kosmówki.

Po zmieszaniu komórek w odpowiednio dobranych warunkach komórki utworzyły grudki. Mniej więcej jedna setna z tych komórek uległa samoorganizacji w kompletne struktury przypominające embrion, które to struktury rozwijały się poza macicą przez 8 dni, osiągając etap odpowiadający dwutygodniowemu zarodkowi człowieka.

Wcześniej podobne modele zarodków stworzyli naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge oraz z California Institute of Technology (Caltech). Były to jednak modele o dużo prostszej budowie: nie zawierały kilku typów komórek niezbędnych do rozwoju zarodka, nie miały charakterystycznej dla niego struktury, ani nie były zdolne do kolejnego etapu rozwoju.

Więcej informacji w artykule źródłowym (https://www.nature.com/articles/s41586-023-06604-5).