РЕКЛАМА

Да ли би синтетички ембриони увели еру вештачких органа?   

Научници су поновили природни процес ембрионалног развоја сисара у лабораторији до тачке развоја мозга и срца. Користећи матичне ћелије, истраживачи су створили синтетичке мишје ембрионе изван материце који су рекапитулирали природни процес развоја у материци до 8.5. Ово је прекретница у синтетичкој биологији. У будућности, ово ће водити студије о људским синтетичким ембрионима, што заузврат могао покренути развој и производњу синтетичких органа за пацијенте који чекају трансплантацију. 

Ембрион се обично схвата као средња развојна фаза у секвенцијалном природном феномену репродукције инициран сусретом сперматозоида са јајном ћелијама да би се формирала зигота, која се дели да би постала ембрион, након чега следи развој у фетус и новорођенче по завршетку гестације.  

Напредак у ембрионалној ћелији нуклеарни трансфер видео случај прескакања корака оплодње јајета сперматозоидом. Године 1984. направљен је ембрион из јајета у коме је уклоњено његово првобитно хаплоидно језгро и замењено језгром ембрионалне ћелије донора која је успешно прошла развој у сурогату да би родила прву клонирану овцу. Са савршенством нуклеарног трансфера соматских ћелија (СЦНТ), овца Доли је створена 1996. од зреле одрасле ћелије. Ово је био први случај клонирања сисара из одрасле ћелије. Долиин случај је такође отворио могућност развоја персонализованих матичних ћелија. У оба случаја, сперма није коришћена, али је јаје (са замењеним језгром) прерасло у ембрион. Дакле, као такви, ови ембриони су и даље били природни.  

Да ли се ембриони могу створити без учешћа чак и јајета? Ако је тако, такви ембриони би били синтетички у мери у којој се не би користиле гамете (полне ћелије). Ових дана, такви ембриони (или 'ембриони слични' или ембриони) се рутински стварају помоћу ембрионалних матичних ћелија (ЕСЦ) и узгајају ин витро у лабораторији.  

Међу сисарима, мишевима је потребно релативно кратак период (19-21 дан) да се размноже, што чини мишји ембрион погодним моделом за проучавање. Од укупног броја, период пре имплантације је око 4-5 дана, док је преосталих 15 дана (око 75% од укупног броја) након имплантације. За развој након имплантације, ембрион мора да се имплантира у материцу, што га чини недоступним за спољно посматрање. Ова зависност од материце мајке поставља баријеру у истрази.    

2017. година била је значајна у историји културе ембриона сисара. Напори да се створе синтетички ембриони миша добили су успех када су истраживачи јасно показали да ембрионалне матичне ћелије имају способност самосастављања и самоорганизовања ин витро да би се створиле структуре сличне ембрионима које су на важне начине личиле на природне ембрионе1,2. Међутим, постојала су ограничења која су произашла из матернице баријере. Култура ембриона пре имплантације је рутинска ин витро али било каква робусна платформа за ек-утеро културу ембриона миша након имплантације (од фаза јајног цилиндра до напредне органогенезе) није била доступна. Пробој у рјешавању овог проблема догодио се прошле године 2021. године када је истраживачки тим представио платформу за културу која је била ефикасна за постимплантацијски развој ембриона миша изван материце мајке. Утврђено је да ембрион одрастао на овој платформи ек утеро прецизно рекапитулира ин утеро развој3. Овај развој је превазишао баријере материце и омогућио истраживачима да боље разумеју постимплантациону морфогенезу и на тај начин помогао пројекту синтетичког ембриона да дође до напредне фазе. 

Сада су две истраживачке групе пријавиле да ембрион синтетичког миша расте у трајању од 8.5 дана, што је најдуже до сада. Ово је било довољно дуго за разликовање органима (као што је куцање срца, црева, нервни набор итд.) да се развије. Овај најновији напредак је заиста изузетан.  

Као што је објављено у Целл-у 1. августа 2022., истраживачки тим је створио синтетичке ембрионе миша користећи само наивне ембрионалне матичне ћелије (ЕСЦ) изван материце мајке. Они су коагрегирали матичне ћелије и обрађивали их користећи недавно развијену платформу културе за продужено ек-утеро раст да би се добио синтетички цели ембрион након гаструлације са ембрионалним и екстраембрионалним одељцима. Синтетички ембрион је на задовољавајући начин постигао прекретнице за 8.5 дана стадијума мишјих ембриона. Ова студија наглашава способност наивних плурипотентних ћелија да се самосастављају и самоорганизују и моделирају цео ембрион сисара изван гаструлације4

У најновијој студији објављеној у часопису Натуре 25. августа 2022., истраживачи су користили екстраембрионалне матичне ћелије и како би проширили развојни потенцијал ембрионалних матичних ћелија (ЕСЦ). Саставили су синтетичке ембрионе ин витро користећи мишје ЕСЦ, ТСЦ и иКСЕН ћелије које су рекапитулирале природни цео ембрионални развој миша у материци до дана 8.5. Овај синтетички ембрион је имао дефинисане регионе предњег и средњег мозга, структуру налик срцу која куца, труп који се састоји од неуралне цеви, репни пупољак који садржи неуромезодермалне прогениторе, цревну цев и примордијалне заметне ћелије. Цела ствар је била унутар екстра-ембрионалне вреће5. Дакле, у овој студији органогенеза је била напреднија и изванреднија у односу на студију објављену у Целл 1. августа 2022. Можда је употреба две врсте екстра-ембрионалних матичних ћелија побољшала развојни потенцијал ембрионалних матичних ћелија у овој студији. Занимљиво је да су у ранијој студији коришћене само наивне ембрионалне матичне ћелије (ЕСЦ).  

Ова достигнућа су заиста изузетна јер је ово најдаља тачка до сада у студијама о синтетичким ембрионима сисара. Способност стварања мозга сисара је главни циљ синтетичке биологије. Поновно креирање природног процеса постимплантационог ембрионалног развоја у лабораторији превазилази баријеру материце и омогућава истраживачима да проучавају најраније фазе живота које су иначе скривене у материци.  

Без обзира на етичка питања, достигнућа у студијама о мишјим синтетичким ембрионима ће водити студије о људским синтетичким ембрионима у блиској будућности, што би могло покренути развој и производњу синтетичких органа за пацијенте који чекају трансплантацију.  

*** 

Референце:  

  1. Харрисон СЕ сар 2017. Састављање ембрионалних и екстраембрионалних матичних ћелија за имитацију ембриогенезе ин витро. НАУКА. 2. март 2017. Том 356, број 6334. ДОИ: https://doi.org/10.1126/science.aal1810  
  1. Вармфласх А. 2017. Синтхетиц Ембриос: Виндовс инто Маммалиан Девелопмент. Целл Матична ћелија. Свеска 20, број 5, 4. мај 2017, стране 581-582. ДОИ: https://doi.org/10.1016/j.stem.2017.04.001   
  1. Агилера-Кастрехон, А., ет ал. 2021. Ембриогенеза миша ек утеро од пре-гаструлације до касне органогенезе. Природа 593, 119–124. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03416-3  
  1. Тарази С., ет ел 2022. Синтетички ембриони након гаструлације генерисани ек утеро од мишјих наивних ЕСЦ. Ћелија. Објављено: 01. августа 2022. ДОИ:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028 
  1. Амадеи, Г., сар 2022. Синтетички ембриони завршавају гаструлацију до неурулације и органогенезе. Објављено: 25. августа 2022. Природа. ДОИ: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3 

*** 

Умесх Прасад
Умесх Прасад
Научни новинар | Оснивач уредник часописа Сциентифиц Еуропеан

Пријавите се на наш билтен

Да будете у току са свим најновијим вестима, понудама и специјалним најавама.

Најгледанији чланци

Могући лек за дијабетес типа 2?

Ланцет студија показује да дијабетес типа 2 може...

Криптобиоза: Суспензија живота у геолошким временским скалама има значај за еволуцију

Неки организми имају способност да обуставе животне процесе када...

Нови Лангиа вирус (ЛаиВ) идентификован у Кини  

Два хенипавируса, Хендра вирус (ХеВ) и Нипах вирус...
- Адвертисемент -
94,519Фановикао
47,682ЧитаоциПратити
1,772ЧитаоциПратити
30ПретплатникаПријавите се