Przełomowe badania. Wyhodowali "system GPS" ciała człowieka

Naukowcy z Instytutu Francisa Cricka dokonali przełomowego kroku w badaniach nad rozwojem człowieka - opracowali modele ludzkich komórek macierzystych, które po raz pierwszy zawierają strunę grzbietową, tkankę odgrywającą kluczową rolę w kształtowaniu się kręgosłupa i układu nerwowego w czasie rozwoju embrionalnego. 

Struna grzbietowa jest kluczową częścią rusztowania rozwijającego się ciała. Jest cechą charakterystyczną wszystkich zwierząt z kręgosłupem i odgrywa fundamentalną rolę w organizacji tkanki w rozwijającym się zarodku. U człowieka struna grzbietowa powstaje w trzecim tygodniu rozwoju zarodka. W późnych stadiach rozwoju zewnętrzna warstwa struny miejscowo się zagęszcza, tworząc kręgi kręgosłupa, jej pozostałości zachowują się w dyskach międzykręgowych. Naukowcy podkreślają, że pomimo swojego znaczenia w procesie tworzenia kręgosłupa, złożoność tej struktury sprawiła, że brakowało jej w poprzednich laboratoryjnych modelach. 

Aby dokładnie zrozumieć, jak struna grzbietowa powstaje, naukowcy z Instytutu Francisa Cricka najpierw dokładnie przeanalizowali zarodki kurcząt i naturalne procesy tworzenia się tego zalążka kręgosłupa. Porównując to z istniejącymi danymi na temat zarodków myszy i małp, ustalili czas i sekwencję sygnałów molekularnych potrzebnych do wytworzenia tkanki struny grzbietowej u człowieka. W konsekwencji udało im się "nakłonić" ludzkie komórki macierzyste do utworzenia struny grzbietowej.

Jak podają badacze, komórki macierzyste utworzyły maleńką formę przypominającą pień, a ta samoistnie wydłużyła się do 1-2 milimetrów długości. Struktura ta posiadała rozwijającą się tkankę nerwową i komórki macierzyste kości, które układały się zgodnie z tym, jak to wygląda w przypadku rozwoju ludzkich zarodków. Komórki stopniowo przekształcały się we właściwy rodzaj tkanki "we właściwym miejscu i we właściwym czasie", podają naukowcy.

To przełomowe odkrycie odgrywa znaczącą rolę w zmianie spojrzenie na wady wrodzone kręgosłupa, a także schorzenia krążków międzykręgowych. Dzięki pierwszemu na świecie laboratoryjnemu wyhodowaniu tkanki odgrywającej kluczową rolę w kształtowaniu się kręgosłupa może nastać nowa era w badaniu zaburzeń rozwojowych u ludzi.

- Struna grzbietowa działa jak GPS dla rozwijającego się zarodka, pomagając ustalić główną oś ciała i kierując formowaniem kręgosłupa i układu nerwowego. Do tej pory trudno było wytworzyć tę istotną tkankę w laboratorium, co ograniczało naszą możliwość badania rozwoju człowieka i zaburzeń. Teraz gdy stworzyliśmy model, który działa, otwiera to drzwi do badania stanów rozwojowych, o których nie mieliśmy pojęcia - powiedział starszy autor badania, James Briscoe, lider grupy Developmental Dynamics Laboratory.

Wyniki badań opublikowano na łamach czasopisma "Nature".