Pierwsze etapy życia odtworzone w laboratorium. Stworzono realistyczne blastoidy
Najwcześniejsze etapy rozwoju człowieka - te z pierwszych kilku tygodni ciąży - do dzisiaj pozostają owiane tajemnicą. Naukowcy są coraz bliżej ich rozwikłania dzięki stworzeniu realistycznych blastoid, czyli organoidów symulujących działanie blastocyst.
Po tygodniu od zapłodnienia komórki jajowej przez plemnik, powstaje blastocysta, która zagnieżdżą się w ścianie macicy. Obserwowanie tego procesu in vivo jest niezwykle trudne, dlatego często stosuje się analogi blastocyst, tzw. blastoidy. Powstają one z komórek macierzystych i odtwarzają mechanizmy zachodzące w żywym organizmie.
Naukowcy z austriackiego Institute of Molecular Biotechnology w Wiedniu (IMBA) wykazali, że ludzkie blastoidy - organoidy naśladujące wczesny embrion - wiernie odtwarzają kluczowe fazy rozwoju zarodkowego, także zagnieżdżanie się w hodowanych komórkach macicy. Mogą być one cennym sprzymierzeńcem do prac nad terapiami leczenia niepłodności i nowymi środkami antykoncepcyjnymi.
- Nie wiemy prawie nic o pierwszych tygodniach ludzkiej ciąży, a to dlatego, że wszystko, co najważniejsze, rozgrywa się w łonie matki - powiedział dr Nicolas Rivron z IMBA, szef zespołu badawczego.
Co się dzieje na pierwszych etapach rozwoju embrionalnego?
Zespół Rivrona doniósł o wytworzeniu ludzkich struktur podobnych do blastocyst (blastoidów) z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC). Uczeni zidentyfikowali trzy szlaki sygnałowe, które umożliwiają tworzenie blastoidów, gdy są hamowane. Organoidy te naśladują normalny rozwój blastocysty (ponad 70 proc. skuteczności) i tworzą właściwe komórki (ponad 97 proc. skuteczności).
Ludzkie blastoidy przylegały do stymulowanych hormonalnie komórek endometrium, co pozwoliło na odtworzenie aspektów etapu okołoimplatacyjnego. Blastoidy hodowano do 13. dnia i w tym czasie były złożone z ok. 300 komórek. Biorąc pod uwagę wysoką wydajność i potencjalną skalowalność modelu, zyskujemy nowe narzędzie do badania implantacji i rozwoju człowieka.
Każdy blastoid składa się z trzech głównych typów komórek wytworzonych przed implantacją: epiblastów (uformują zarodek), trofoblastów (uformują łożysko) i hipoblastów (uformują woreczek żółtkowy).
Naukowcy odkryli cząsteczki, które mogą być kandydatami na środki antykoncepcyjne lub zwiększające płodność. Możliwość odtworzenia w warunkach laboratoryjnych tego, co normalnie dzieje się wewnątrz ciała matki, otwiera drogę do udoskonalenia procedur zapłodnienia in vitro.
Wykorzystując zatwierdzoną przez FDA cząsteczkę SC144, uczeni znaleźli obiecującą ścieżkę dla nowej generacji niehormonalnych środków antykoncepcyjnych. Powstałe w oparciu o SC144 tabletki antykoncepcyjne mogłyby być przyjmowane tylko w razie potrzeby, bez konieczności podtrzymywania codziennego reżimu.
Blastoidy mogą być wykorzystywane do odkrycia nowego działania naturalnej cząsteczki LPA, która poprawia samoorganizację komórek macierzystych i może być wykorzystana do wspomagania tworzenia naturalnych embrionów podczas procedur IVF.
- Mamy nadzieję, że uda nam się wykorzystać takie cząsteczki do poprawy liczby i jakości zarodków IVF oraz zwiększenia szansy na zajście w ciążę. Naszym celem jest wzmocnienie pozycji kobiet poprzez umożliwienie im lepszej kontroli ich płodności, niezależnie od tego, czy chcą zapobiec ciąży, czy zwiększyć szanse na posiadanie dziecka - dodał dr Rivron.
Warto nadmienić, że blastoidy mogą powstawać z dorosłych komórek, które są cofane w rozwoju do stadium komórek macierzystych. Badania te nie są zatem wolne od kontrowersji natury etycznej.
