Sintetiese muisembrio's wat uit stamselle gekweek word, het harte en breine wat klop

Embriões sintéticos de camundongos cultivados a partir de células-tronco têm cérebro e corações pulsantes

Wetenskaplikes van die Universiteit van Cambridge en Caltech het sintetiese muisembrio's suksesvol geskep – van embrioniese stamselle – om 'n brein, 'n klop hart en die fondamente van elke ander orgaan in die liggaam te vorm, 'n nuwe manier om die eerste lewensfases te herskep.

In plaas daarvan om eiers of spermselle te gebruik, het die wetenskaplikes stamselle, die liggaam se meesterselle, gebruik wat tot feitlik enige tipe sel in die liggaam kan ontwikkel. Hulle het dit gedoen deur natuurlike prosesse in die laboratorium na te boots, en die drie tipes stamselle wat in vroeë soogdierontwikkeling teenwoordig is, te lei na die stadium waar hulle begin interaksie het. Hulle het 'n spesifieke stel geenuitdrukkings geaktiveer om 'n unieke omgewing vir hul interaksies (stamselle) te skep.

Stamselle het self georganiseer in strukture wat deur verskeie stadiums van ontwikkeling gevorder het totdat sintetiese embrio's kloppende harte en die fondamente vir 'n brein gehad het, sowel as die dooiersak waar die embrio ontwikkel en voedingstowwe in sy eerste paar weke ontvang. .

Dit is die mees gevorderde stadium van ontwikkeling van 'n model-afgeleide stamsel tot nog toe.

Wetenskaplikes het waargeneem, “Ons embriomodel vertoon kopvoue met gedefinieerde voorbrein- en middelbreinstreke en ontwikkel 'n struktuur wat soos 'n hartklop, 'n romp wat uit 'n neuraalbuis en somiete-stelsel bestaan, 'n stertknop wat neuromesodermale stamvaders bevat, 'n dermbuis en selle, primordiale kieme. Hierdie hele embrio-model ontwikkel binne 'n ekstra-embrioniese dooiersak wat bloed-eiland-ontwikkeling begin.”

"'n Groot vooruitgang in hierdie studie is die vermoë om die hele brein te genereer, veral die anterior streek, wat 'n 'heilige graal' in die ontwikkeling van sintetiese embrio's was."

Magdalena Zernicka-Goetz, Bren Professor in Biologie en Biologiese Ingenieurswese by Caltech, het gesê: “Dit maak nuwe moontlikhede oop om neuro-ontwikkelingsmeganismes in 'n eksperimentele model te bestudeer. Ons demonstreer bewys van hierdie beginsel in die artikel deur 'n geen uit te slaan wat reeds bekend is as noodsaaklik vir die vorming van die neuraalbuis, voorloper van die senuweestelsel, en vir die ontwikkeling van die brein en oë. In die afwesigheid van hierdie geen, toon sintetiese embrio's presies die bekende defekte in breinontwikkeling soos in 'n dier wat hierdie mutasie dra. Dit beteken dat ons hierdie benadering kan begin toepas op die vele gene met onbekende funksie in breinontwikkeling.”

Natural and synthetic embryos
Natuurlike (links) en sintetiese (regs) embrio's langs mekaar om vergelykbare brein- en hartvorming te toon. Beeldkrediet: Amadei en Handford

“Ons muis-embrio-model ontwikkel nie net 'n brein nie, maar ook 'n klop hart, al die komponente waaruit die liggaam bestaan. Dit is net ongelooflik dat ons so ver gekom het. Dit is al jare lank ons ​​gemeenskap se droom en die hooffokus van ons werk vir 'n dekade, en uiteindelik het ons dit gemaak.”

Drie stamme van verskillende seltipes begin in die eerste week van bevrugting vorm; een van hulle sal uiteindelik die liggaamsweefsel word, terwyl die ander twee die embrio sal help om te groei. Die plasenta, wat die fetus met die moeder verbind en suurstof en voeding verskaf, sal uit een van twee tipes gevorm word: buite-embrioniese stamselle. Die ander sal in die dooiersak ontwikkel, waar die embrio groei en sy vroeë voeding verkry.

Baie swangerskappe misluk die oomblik wanneer die drie tipes stamselle meganiese en chemiese seine na mekaar begin stuur wat die embrio vertel hoe om behoorlik te ontwikkel.

Om te verstaan ​​hoekom sommige swangerskappe onsuksesvol is terwyl ander suksesvol is, het Zernicka Goetz se span die afgelope tien jaar hierdie vroeë stadiums van swangerskap ondersoek.

Zernicka-Goetz het gesê, “Die stamsel-embriomodel is belangrik omdat dit ons toeganklikheid gee tot die ontwikkelende struktuur op 'n stadium wat normaalweg vir ons weggesteek is weens die inplanting van die klein embrio in die moeder se baarmoeder. Hierdie toeganklikheid stel ons in staat om gene te manipuleer om hul ontwikkelingsrolle in 'n model eksperimentele stelsel te verstaan.

Wetenskaplikes versamel gekweekte stamselle wat elk van die drie weefseltipes verteenwoordig om die vorming van hul sintetiese embrio's te rig. Hulle het toe toegelaat dat hierdie selle groei en in verhoudings met mekaar kommunikeer, wat uiteindelik gelei het tot hul selfsamestelling in 'n embrio.

Buite-embrioniese selle lei die embrio se groei deur meganies chemiese seine na die embrio te stuur. selle of deur aanraking.

Zernicka-Goetz het gesê, “Hierdie tydperk van menselewe is so geheimsinnig, so om te kan sien hoe dit in 'n bord gebeur – om toegang tot hierdie individuele stamselle te hê, om te verstaan ​​hoekom so baie swangerskappe misluk en hoe ons kan keer dat dit gebeur – is baie spesiaal. Ons kyk na die dialoog wat op daardie oomblik tussen die verskillende soorte stamselle moet plaasvind – ons wys hoe dit gebeur en hoe dit verkeerd kan loop.”

Terwyl hierdie navorsing in muismodelle uitgevoer word, beplan die wetenskaplikes om 'n analoog model vir die ontwikkeling van menslike embrio's te ontwikkel om die meganismes agter deurslaggewende prosesse te verstaan ​​wat onmoontlik sou wees om in werklike embrio's te bestudeer.

Zernicka -Goetz sê, “As hierdie metodes in die toekoms suksesvol is met menslike stamselle, kan dit ook gebruik word om die ontwikkeling van sintetiese organe vir pasiënte wat op oorplanting wag, te lei. Daar is soveel mense regoor die wêreld wat jare wag vir orgaanoorplantings.”

“Wat ons werk so opwindend maak, is dat die kennis wat daaruit kom, gebruik kan word om korrekte sintetiese menslike organe te laat groei om lewens te red wat tans verlore gaan. Dit behoort ook moontlik te wees om volwasse organe te beïnvloed en te genees deur ons kennis van hoe hulle gemaak word.”

Joernaalverwysing:

  • Amadei, G., Handford, CE, Qiu, C. et al. Sintetiese embrio's voltooi gastrulasie vir neurulasie en organogenese. Natuur (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05246-3
  • Gradeer hierdie post

    Verwante poste

    Leave a comment

    WhatsApp
    reddit
    FbMessenger
    fout: