Kolejny etap na drodze do tworzenia sztucznych zarodków pokonany. Grupa naukowców pod kierunkiem prof. Magdaleny Żernickiej-Goetz z Uniwersytetu w Cambridge, która w ubiegłym roku ogłosiła stworzenie z komórek macierzystych myszy sztucznego embrionu, informuje o doprowadzeniu takiej struktury do istotnej dla rozwoju zarodka fazy gastrulacji. Jak pisze w najnowszym numerze czasopismo " Nature Cell Biology", to praktycznie najdalszy etap, do jakiego można doprowadzić embrion w warunkach laboratoryjnych, bez wszczepienia go do organizmu matki. Do tworzenia zarodka wykorzystano tym razem aż trzy rodzaje komórek macierzystych.
Próby tworzenia sztucznych embrionów były podejmowane już wielokrotnie. Towarzyszące im niepowodzenia, zdaniem badaczy z Cambridge wiązały się z faktem, że używano do tego tylko embrionalnych komórek macierzystych (ESC), tymczasem rozwój embrionu wymaga wzajemnego wpływu różnych komórek. Przełom nastąpił, gdy wykorzystano dwa rodzaje komórek macierzystych, komórki embrionalne ECS i pozaembrionalne komórki trofoblastu TSC. Wbudowano je w tak zwaną macierz pozakomórkową, specjalny trójwymiarowy szkielet, w którym komórki embrionalne i pozaembrionalne zaczęły się ze sobą komunikować. Dzięki temu powstała struktura, która przypominała i do pewnego stopnia zachowywała się jak embrion. Nie była jednak w stanie dalej się rozwijać.
W naturalnych warunkach, po zapłodnieniu, komórka jajowa przechodzi szereg podziałów, po czym tworzy blastocystę, w której macierzyste komórki embrionalne gromadzą się po jednej stronie, tworząc tak zwany węzeł zarodkowy, otoczony warstwą zewnętrznych komórek trofoblastu, które potem dają początek łożysku. Dodatkowo rozwijają się jeszcze komórki endodermy tworzące potem pęcherzyk żółtkowy, zapewniający właściwe odżywianie. W ubiegłorocznej pracy na łamach "Science" badacze z Cambridge przewidywali, że po to by sztuczny embrion mógł przejść do dalszych faz rozwoju, prawdopodobnie trzeba byłoby dodać jeszcze trzeci rodzaj komórek macierzystych.
Ogłoszone dziś wyniki badań pokazują, że przewidywania były słuszne. Dzięki dodaniu trzeciego rodzaju komórek macierzystych, komórek endodermy (PESC), udało się doprowadzić do sytuacji, w której zarodek mógł osiągnąć kluczowy z punktu widzenia przyszłego życia etap gastrulacji, czyli rozdzielenia komórek, które mają pełnić w organizmie podobne funkcje i rozwinąć się w konkretne tkanki i organy. Prawidłowa gastrulacja w warunkach naturalnych możliwa jest wtedy, gdy występują wszystkie trzy rodzaje komórek macierzystych, by odtworzyć ten złożony proces musieliśmy dodać do naszych embrionów ten brakujący ich rodzaj - tłumaczy prof. Żernicka-Goetz. Gdy zastąpiliśmy nimi żelową strukturę używaną w poprzednich eksperymentach, byliśmy w stanie zbudować układ, którego rozwój okazał się zadziwiającym sukcesem - dodaje. Zarówno sama struktura sztucznego embrionu, jak i czas jego rozwoju i aktywność genów przypominała proces zachodzący w warunkach naturalnych.
Nasze sztuczne embriony przeszły najistotniejszy z punktu widzenia życia etap na szkiełku laboratoryjnym - dodaje profesor Żernicka-Goetz. Są już naprawdę bliskie prawdziwym embrionom. Gdybyśmy chcieli, by rozwijały się dalej, musielibyśmy wszczepić je do organizmu matki, albo stworzyć dla nich rodzaj sztucznego łożyska - tłumaczy. Dzięki tym postępom naukowcy są teraz w stanie badać oddziaływania tych trzech rodzajów komórek macierzystych i to, jaki jest ich wpływ na rozwój zarodka. Możemy próbować teraz przeprowadzić porównywalny eksperyment z ludzkimi komórkami macierzystymi i badać rozwój embrionów bez wykorzystywania prawdziwych ludzkich zarodków - podkreśla prof. Żernicka-Goetz.
(mpw)