Come hanno fatto e per quale scopo

È necessario dare vita ai mammiferi uovo e spermaGli sviluppi scientifici non si sono fermati e ora i ricercatori dell’Università di Cambridge e del California Institute of Technology (Caltech) hanno creato embrioni di topo senza le prime cellule embrionali.

Lo hanno ricavato dalle cellule staminali, che hanno scoperto che possono dividersi e organizzarsi in un embrione tutto loro.

I ricercatori hanno imitato i processi naturali in laboratorio dirigendo tre tipi di cellule staminali trovate nel primo sviluppo dei mammiferi nel punto in cui iniziano a comunicare.

Cellule staminali Si organizzano in strutture che attraversano fasi successive di sviluppo fino a quando gli embrioni artificiali producono cuori pulsanti e la base per i cervelli.Così come il sacco vitellino dove il feto si sviluppa e riceve i nutrienti durante le prime settimane. Questa è la fase di sviluppo più avanzata raggiunta finora in un modello derivato da cellule staminali.

punto di svolta questo studio È la capacità di formare l’intero cervello, in particolare il lobo frontaleQuesta è stata una grave battuta d’arresto nello sviluppo di embrioni artificiali.

Magdalena Zernicka-Goetz è Professore di Biologia e Bioingegneria al Caltech e Professore di Sviluppo dei Mammiferi e Biologia delle Cellule Staminali presso il Dipartimento di Fisiologia, Sviluppo e Neuroscienze a Cambridge. Neurosviluppo in un modello sperimentale”.

“veramente, Nel documento, dimostriamo la prova di questo principio eliminando un gene già noto per essere essenziale per la formazione del tubo neurale, i precursori del sistema nervoso e lo sviluppo del cervello e degli occhi.. In assenza di questo gene, gli embrioni artificiali mostrano i noti difetti nello sviluppo cerebrale di un animale portatore di questa mutazione. Ciò significa che possiamo iniziare ad applicare questo tipo di approccio a molti geni che hanno un ruolo sconosciuto nello sviluppo del cervello”.

“Il nostro modello di embrione di topo produce non solo un cervello, ma un cuore pulsante e tutti i componenti che compongono il corpo. Il ricercatore ha confermato. È incredibile che siamo arrivati ​​così lontano. È stato un sogno della nostra comunità per anni e un fulcro del nostro lavoro per un decennio, e finalmente l’abbiamo raggiunto.

Zernicka-Goetz descritto in un articolo di una rivista temperare la natura “Solo le cellule staminali embrionali possono imitare le prime fasi dello sviluppo, ma non possiamo andare oltre”. Poi, alcuni anni fa, quando hanno aggiunto le cellule staminali che compongono la placenta e il sacco vitellino, il suo team ha scoperto che i loro feti si erano sviluppati ulteriormente. L’anno scorso, hanno dimostrato che questa tecnica potrebbe essere utilizzata per far crescere embrioni fino al settimo giorno. Nella loro ultima ricerca, pubblicata oggi, il team ha descritto come hanno fatto crescere gli embrioni per un giorno e mezzo in più.

Lo hanno fatto utilizzando una tecnica sviluppata da Jacob Hanna, un biologo delle cellule staminali del Weizmann Institute of Science in Israele, che lavora sull’argomento da anni. L’anno scorso, il team di Hanna ha riferito di aver sviluppato un dispositivo che ha permesso loro di far crescere un normale feto di topo fuori dall’utero come mai prima d’ora. Questa incubatrice ha mantenuto embrioni vitali dal giorno 5 al giorno 11. L’intero periodo di gestazione dei topi è di circa 20 giorni.

Questo tempo è abbastanza lungo per la formazione di aree del cervello, il cuore inizia a battere e si formano nervi e tubi intestinali. Questi embrioni artificiali sono molto simili agli embrioni naturali che si formano quando lo sperma di un topo incontra un uovo, ma “non sono identici al 100%. “Puoi vedere alcuni difetti e alcune modifiche nella dimensione del membro”Hanna ha promesso.

Gli esperti hanno spiegato che affinché un feto umano cresca con successo, deve esserci un “dialogo” tra il tessuto che diventerà il feto e il tessuto che collega il feto alla madre. Durante la prima settimana di gravidanza si formano tre tipi di cellule staminali: una che alla fine diventerà tessuto corporeo e le altre due che supportano lo sviluppo embrionale. Uno degli ultimi due tipi, chiamato cellule staminali extraembrionali, si sviluppa nella placenta, che collega il feto alla madre e gli fornisce ossigeno e sostanze nutritive. Il secondo diventa il tuorlo, poiché l’embrione cresce e riceve nutrienti nelle prime fasi dello sviluppo.

Molte gravidanze falliscono quando i tre tipi di cellule staminali iniziano a scambiarsi segnali meccanici e chimici.

“Questo primo periodo è la base per tutto il post-gravidanza”, ha detto Zernica-Kutz. Se si verifica un errore, il caricamento avrà esito negativo.

La ricercatrice, che ha studiato queste prime fasi della gravidanza con il suo team negli ultimi dieci anni per capire perché alcune gravidanze falliscono e altre hanno successo, fa luce su questo. “Questo periodo della vita umana è molto misterioso e vederlo accadere in un piatto, ottenere l’accesso a queste singole cellule staminali e capire perché così tante gravidanze falliscono e come impedirlo è davvero speciale”.ha detto Jeernica Coates.

Sebbene la ricerca attuale sia condotta su modelli murini, i ricercatori hanno sviluppato un modello simile di sviluppo dell’embrione umano per comprendere i meccanismi alla base di processi importanti che sarebbero stati impossibili da studiare in embrioni reali.

Se in futuro questi approcci avranno successo con le cellule staminali umane, potrebbero essere utilizzati anche per dirigere la crescita di organi artificiali nei pazienti in attesa di trapianto. “Ci sono molte persone in tutto il mondo che aspettano anni per un trapianto di organi”, ha detto Zernica-Kutz. Ciò che rende il nostro lavoro così eccitante è che la conoscenza che ne deriva può essere utilizzata per sviluppare organi umani artificiali ideali per salvare vite che sono attualmente perse. Possiamo usare la conoscenza su come gli organi adulti sono progettati per influenzarli e curarli”.

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