Biologové vytvořili model myšího embrya z embryonálních kmenových buněk bez použití spermií, vajíčka a dělohy, které žilo po dobu 8,5 dnů. Struktura a buněčná aktivita v těchto modelech embryí se z 95 % podobaly skutečným myším embryím. Článek nedávno publikovaný v časopise Cell popisuje úspěch laboratoře profesora Jacoba Hanny na Weizmann Institute of Science v Rechovotu.

První vytvořené embryo z kmenových buněk

Systém, který vyvinul tým profesora Hanny používá láhve naplněné tekutinami, které fungují jako kultura pro buňky. Ty mohou být statické, nebo se otáčet v různých bodech vývoje. V e-mailu pro Medical News Today pak profesor Hanna řekl: „Jelikož víme, co je zapotřebí k podpoře růstu přirozených myších embryí mimo dělohu (zařízení a podmínky), můžeme konečně otestovat, které kmenové buňky dokáží generovat embryo ab initio (od začátku) pouze z kmenových buněk."

Dříve výzkumníci tvořili modely embryí, které začaly produkovat placentu, vaječný žloutek a amnion pomocí směsi embryonálních kmenových buněk a kmenových buněk odebraných z vrstvy trofoblastu. Soubor experimentů však vykazoval častá selhání, přičemž jen 50 z 10 000 těchto buněčných směsí se nejprve zformovalo do kuliček a poté do více vejčitých struktur, jako je embryo. Embrya byla schopna v 8. dni v kultuře, ve které rostla vytvořit bijící srdce, krevní oběh kmenových buněk, oblast hlavy se záhyby, nervový systém a začátky střeva.

Závody ve výzkumu embryí

Ve stejný týden, kdy se objevil výše zmíněný článek v časopise Cell, výzkumníci z laboratoře v Cambridge profesorky Magdaleny Zernicka-Goetz pozorovali, jak se podobné orgánové struktury začínají formovat v jejich vlastním výzkumu s použitím extraembryonálních buněk. Prof. Zernicka-Goetz a její manžel prof. Glover mají týmy v Cambridge a CalTech. Provedli výzkum společně a objevují se jako spoluautoři v jednom z článků, které mají být brzy publikovány.

"Extraembryonální buňky zahrnují klíčové složky tvořící extraembryonální tkáně a jsou důležité pro udržení přežití embryí. Tvoří placentu, žloutkový vak a amnion. Schopnost produkovat modely embryí, které mohou vyvíjet tyto tkáně, je tak důležitá, protože iniciuje signalizaci, která pomáhá modelu embrya vyvíjet se a sestavovat se podobně jako přirozeně se vyvíjející embryo", poznamenal prof. Glover.

„Jelikož se naše vlastní embrya vyvíjejí v děloze, potřebují pro správný vývoj extraembryonální tkáně. Poskytují strukturální základ a žloutkový vak s placentou. Předtím, než se do tohoto stádia dostanou, také poskytnou signály embryu, aby mu řekly, jak se má správně vyvíjet. A pokud tam tyto signály nejsou, embryo se nevyvíjí správně,“ dodal výzkumník.

Předimplantační studium

Důležitým krokem je následná implantace embrya a jeho správný růst v děloze. V Institutu molekulární biotechnologie na Rakouské akademii věd ve Vídni v laboratoři Dr. Nicholase Rivrona vyvinuli modely embryí s cílem získat lepší přehled o stádiu před implantací. V roce 2018 zveřejnila jeho skupina důležitý dokument v Nature, kde načrtla, jak vyvinula modely myších embryí pomocí embryonálních kmenových buněk a kmenových buněk z vrstvy trofoblastů k vytvoření blastoidů, které by mohly být implantovány do dělohy myši na několik dní.

Dr. Rivron v rozhovoru pro Medicalnewtoday (MNT) řekl: „Pro další fáze výzkumu musíme skutečně pochopit, jak mohou být tato embrya zkombinována s buňkami dělohy, abychom pochopili procesy implantace do dělohy. Také to může rozvinout naše znalosti k řešení různých zdravotních výzev plánovaného rodičovství, poklesu plodnosti i vzniku nemocí.“

Jak daleko mohou výzkumníci zajít?

Dr. Rivron řekl pro MNT: „Chcete-li studovat organogenezi nebo vytvářet orgány, politickým principem je, že musíte použít morálně nejméně problematický způsob jejich studia. Organoidy nabízejí způsob, jak to udělat."

Výzkum vývoje organoidů a modelů embryí se za posledních 5 let značně posunul. Nové genomické přístupy, které můžeme použít k pochopení a opětovnému vytvoření struktur savců, jsou podobné.

Úvodní foto: Unsplash, @3dparadise

Zdroj: Medicalnewstoday.com

Originální publikace: v časopise Cell

Více z genetiky na CZECHSIGHT:

Geneticky upravená rajčata obsahují více vitamínu D. Mohla by pomoci v prevenci Parkinsonovy choroby
CRISPR technologie poslední roky hýbe celou biologií a vědecké skupiny se snaží přijít na to, co všechno je díky ní možné. S její pomocí se nedávno podařilo zvýšit hladinu vitaminu D u rajčat.
Další milník pokořen: Vědci přečetli celý lidský genom
V roce 1990 si dal Human Genome Project za cíl rozluštit sekvenci většiny lidského genomu. Dosud ale zůstaly některé části našich chromozomů neznámé. Rozsáhlý projekt amerických vědců nyní zvládl přečíst naši genetickou informaci téměř do posledního písmenka.