Primeiro embrião sintético do mundo criado sem esperma

Primeiro embrião sintético do mundo criado sem esperma

Cientistas do Weizmann Institute of Science desenvolveram pela primeira vez modelos de embriões sintéticos de camundongos fora do útero usando células-tronco cultivadas em uma placa de Petri. Este é um grande avanço da ciência médica.

Além disso, o processo de cultura de células também é feito sem usar óvulos fertilizados, evitando assim a necessidade de esperma.

Esta abordagem poderia, em grande medida, evitar as preocupações tecnológicas e morais associadas ao uso de embriões naturais em pesquisa e biotecnologia, tornando-o incrivelmente importante. Mesmo com camundongos, alguns testes são atualmente impraticáveis ​​porque exigiriam milhares de embriões; no entanto, a disponibilidade de modelos desenvolvidos a partir de células embrionárias de camundongos, que se multiplicam aos milhões em incubadoras de laboratório, é quase ilimitada.

Prof. Jacob Hanna do Departamento de Genética Molecular de Weizmann disse, “O embrião é a melhor máquina de fazer órgãos e a melhor bioimpressora 3D – nós tentamos emular o que ele faz. Os cientistas já sabem como restaurar as células maduras ao “tronco” – os pioneiros dessa reprogramação celular ganharam um Prêmio Nobel em 2012. provou ser muito mais problemático.”

synthetic embryo

Desenvolvimento de modelos de embriões sintéticos a partir do dia 1 (canto superior esquerdo) para o dia 8 (canto inferior direito). Todos os seus progenitores de órgãos primitivos haviam se formado, incluindo um coração pulsante, uma circulação sanguínea emergente, um cérebro, um tubo neural e um trato intestinal. Crédito: Weizmann Institute of Science

“Até agora, na maioria dos estudos, as células especializadas eram muitas vezes difíceis de produzir ou aberrantes, e tendiam a formar uma mistura em vez de tecido bem estruturado adequado para transplante. Conseguimos superar esses obstáculos liberando o potencial de auto-organização codificado nas células-tronco.”

Em março de 2021, os cientistas criaram o dispositivo controlado eletronicamente que permite o crescimento de embriões naturais de camundongos fora do útero. Os cientistas usaram o mesmo dispositivo no novo experimento para cultivar células-tronco de camundongo por mais de uma semana – cerca de metade do tempo de gestação de um camundongo.

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Um diagrama mostrando o método inovador para o crescimento de modelos sintéticos de embriões de camundongos a partir de células-tronco – sem óvulo, espermatozóide ou útero – foi desenvolvido no laboratório do Prof. Jacob Hanna. Crédito: Weizmann Institute of Science

O os cientistas dividiram as células-tronco em três grupos antes de serem colocadas no dispositivo. Em um, as células que eventualmente se tornariam órgãos embrionários foram deixadas em seu estado atual. Um dos dois tipos de genes, reguladores mestres da placenta ou do saco vitelino, foram superexpressos nas células dos outros dois grupos durante um pré-tratamento que durou apenas 48 horas.

Hanna disse, “Nós demos a esses dois grupos de células um impulso transitório para dar origem a tecidos extraembrionários que sustentam o embrião em desenvolvimento.”

Os três grupos de células foram rapidamente combinados dentro do dispositivo para formar agregados, a maioria dos quais não passou por um desenvolvimento completo. No entanto, 50 de 10.000, ou cerca de 0,5 por cento, passaram a formar esferas, cada uma das quais mais tarde se desenvolveu em uma estrutura alongada semelhante a um embrião. A placenta e os sacos vitelinos eram visíveis fora dos embriões, e o desenvolvimento do modelo prosseguiu como em um embrião natural, já que os cientistas codificaram com cores cada conjunto de células.

É assim que os modelos sintéticos de embriões de camundongo foram cultivados fora do útero: um vídeo mostrando o dispositivo em ação. Os béqueres em movimento contínuo simulam o suprimento natural de nutrientes, enquanto a troca de oxigênio e a pressão atmosférica são rigidamente controladas.

Esses modelos sintéticos se desenvolveram normalmente até o dia 8,5 – quase metade dos 20 dias de gestação do camundongo – quando todos os progenitores de órgãos iniciais se formaram, incluindo um coração pulsante, circulação de células-tronco sanguíneas e um cérebro com em forma de dobras, um tubo neural e um trato intestinal. Em comparação com embriões de camundongos naturais, os modelos sintéticos apresentaram uma semelhança de 95% tanto na forma das estruturas internas quanto nos padrões de expressão gênica de diferentes tipos de células. Os órgãos vistos nos modelos deram todas as indicações de serem funcionais.

Hanna disse, “O estudo apresenta uma nova arena: nosso próximo desafio é entender como as células-tronco sabem o que fazem – como eles se auto-montam em órgãos e encontram o caminho para seus pontos atribuídos dentro de um embrião. E porque nosso sistema, ao contrário de um útero, é transparente, pode ser útil para modelar defeitos de nascimento e implantação de embriões humanos.”

Um vídeo mostrando um modelo sintético de embrião de camundongo no dia 8 de seu desenvolvimento; tem um coração pulsante, um saco vitelino, uma placenta e uma circulação sanguínea emergente.

“Em vez de desenvolver um protocolo diferente para o crescimento de cada tipo de célula – por exemplo, as do rim ou fígado – podemos um dia ser capazes de criar um modelo sintético semelhante ao embrião e, em seguida, isolar as células que precisamos. Não precisaremos ditar aos órgãos emergentes como eles devem se desenvolver. O próprio embrião faz isso melhor.”

Referenca časopisa:

  1. Shadi Tarazi, Alejandro Aguilera Castrejon, et al. ¬Embriões Sintéticos Pós-Gastrulação Gerados Ex Utero de ESCs Naïve de Rato. Célula 01 de agosto de 2022. DOI: 10.1016/j.cell.2022.07.028

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