În descoperirea bioingineriei, oamenii de știință au creat un embrion de șoarece într-un laborator fără a folosi spermatozoizi sau ovule. Embrionul experimental, numit model, a fost crescut din celule stem și s-a dezvoltat mai mult decât orice experimente anterioare, cu o inimă care bătea și fundația unui creier într-un sac vitelin, potrivit cercetătorilor.
Experimentul, deși a fost realizat cu celule stem de șoarece, ar putea explica de ce unele sarcini umane eșuează. Avorturile spontane apar în până la 15% dintre sarcinile confirmate de medici, conform unor studii , și, de asemenea, pentru multe gravide înainte de a cunoaște sarcina. Acest experiment oferă cercetătorilor o privire asupra unui stadiu critic de dezvoltare pentru prima dată.
- Advertisement -
Cu noile modele de șoarece, cercetătorii pot studia implantarea, stadiul în care embrionii se înglobează în corpul mamei – o etapă care este adesea dificilă pentru embrioni să supraviețuiască. Același proces se întâmplă și în embrionii de șoarece, care se dezvoltă foarte similar cu embrionii umani în această etapă timpurie a vieții.
Descifrarea codului celulelor stem
În urmă cu șase ani, cercetătorii de la Universitatea din Cambridge și de la Institutul de Tehnologie din California și- au propus să creeze modele care să le permită să studieze dezvoltarea fătului în formă tridimensională, dar fără a fi nevoie de embrioni umani.
„Încercăm să înțelegem principiile majore ale timpului și spațiului care trebuie îndeplinite” pentru a forma o sarcină de succes, explică Zernicka-Goetz. „Dacă acele principii nu sunt îndeplinite, sarcinile sunt întrerupte, chiar înainte ca femeile să știe că sunt gravidă.”
Noile modele sunt tridimensionale, cu inimi care bat și cu sacii de gălbenuș în care embrionii se hrănesc și cresc. Modelele au progresat chiar la formarea începutului unui creier – o cercetare mai întâi.
Oamenii de știință au folosit „blocurile de construcție” celulare de bază numite celule stem și au reușit să facă celulele să comunice de-a lungul unei cronologie care a imitat dezvoltarea naturală, simulând acele etape de dezvoltare, spune Zernicka-Goetz. Aceste „blocuri” sunt de fapt trei tipuri de celule stem: celule stem pluripotente care formează țesutul corpului și alte două tipuri de celule stem care construiesc placenta și sacul amniotic.
Finalizarea experimentului a necesitat cantitatea potrivită din fiecare tip de celule stem. Cercetătorii au trebuit, de asemenea, să înțeleagă modul în care aceste celule schimbă informații înainte de a putea începe să crească. Cercetătorii au reușit să „descifreze codul” modului în care celulele vorbesc între ele, spune Zernicka-Goetz.
Cu noua tehnică, cercetătorii pot continua să investigheze stadiul de implantare și nu numai. Și au făcut-o – modificând experimentul pentru a crea intenționat un embrion cu defecte genetice.
Goetz și echipa ei au eliminat o anumită genă cunoscută pentru a reglementa modul în care celulele își stabilesc propriile identități. Acest lucru a dus la aceleași defecte de dezvoltare a creierului ca la embrionii umani, oferind „o dovadă a conceptului” că modelele experimentale pot fi folosite pentru a studia alte mistere genetice, spune ea.
Oamenii de știință sunt încă în întuneric despre ceea ce fac unele gene, precum și despre punctul în care acestea devin critice pentru dezvoltarea creierului.
„Multe gene au roluri foarte timpurii în specificarea, de exemplu, a poziției capului și, de asemenea, a modului în care va funcționa creierul nostru”, spune Zernicka-Goetz. „Acum putem folosi acest sistem model pentru a evalua funcția acelor gene.”
