Fordi stamceller har evnen til at transformere til mange forskellige typer celler under kroppens tidlige udvikling, giver embryonal stamcelleforskning enestående indsigt i, hvordan en organisme vokser fra en enkelt celle. For første gang har forskere nu kunnet skabe et musembryo helt kunstigt.

Forskere har modelleret et musembryo, vist her ved 72 timer, ved hjælp af udelukkende stamceller.

Billedkredit: Berna Sozen-Kaya, Zernicka-Goetz Laboratorium, University of Cambridge

Stamceller er afgørende for udviklingen af ​​levende organismer. I begyndelsen af ​​et embryo vil disse celler danne hele organismen, herunder cellerne, som danner kroppens vitale organer og væv, såsom hjerte, lunger og hud.

I løbet af de første 3 til 5 dage hedder det menneskelige eller mammale embryo en blastocyst. Blastocysten består af embryonale stamceller (ESC'er), der genereres af ægget, efter at det er befrugtet af en sæd.

Blastocysten indeholder også trophoblast stamceller (TSC'er), som vil skabe placenta og primitive endoderm stamceller, der vil danne æggeblomme sækken - en membranøs sac, der giver næringsstoffer til den udviklende embryo og former før placenta.

Forskere fra University of Cambridge i Det Forenede Kongerige, ledet af prof. Magdalena Zernicka-Goetz fra Institut for Fysiologi, Udvikling og Neurovidenskab, har til formål at genetisk skabe en struktur, der ligner et musembryo, der udelukkende bruger ESC'er og TSC'er. Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Videnskab.

Stamceller guide hinanden 'for at danne embryo-lignende struktur

Prof. Zernicka-Goetz og team brugte genetisk modificerede ESC'er og TSC'er samt en 3-D ekstracellulær matrix (ECM) - en ikke-cellulær komponent, der findes i alle væv og organer, der fungerer som stilladser for celler, og letter biokemiske reaktioner, der hjælper Celler til at differentiere og morph i andre organer og væv.

Forskere fandt, at ESC'erne, TSC'erne og 3-D ECM'en "kommunikerede" med hinanden og organiserede sig i en selvkonstruerende struktur, der havde egenskaberne af et naturligt embryo.

Prof. Zernicka-Goetz forklarer resultaterne:

Både embryonale og ekstra-embryonale celler begynder at snakke med hinanden og bliver organiseret i en struktur, der ligner og opfører sig som et embryo. Det har anatomisk korrekte regioner, der udvikler sig på det rigtige sted og på det rigtige tidspunkt [...] Vi vidste, at interaktioner mellem de forskellige typer stamceller er vigtige for udvikling, men det slående, som vores nye arbejde illustrerer, er, at dette er Et ægte partnerskab - disse celler leder virkelig hinanden. Uden dette partnerskab finder den korrekte udvikling af form og form og rettidig aktivitet af vigtige biologiske mekanismer ikke sted korrekt."

Oprettelsen af ​​denne kunstige embryo-lignende struktur letter indblik i udviklingen af ​​et naturligt embryo. Prof. Zernicka-Goetz og hendes kolleger kunne se, at det kunstige embryo fulgte det samme mønster som en naturlig, hvorved stamceller organiserer sig for at skabe det pro-amniotiske hulrum, som senere vil være vært for embryoet.

Resultater hjælper med at forstå menneskers embryonudvikling

Disse indsigter er også afgørende for forståelsen af ​​de tidlige stadier af menneskelig udvikling, som Dr. Andrew Chisholm - chef for cellulær og udviklingsvidenskab ved Wellcome Trust - forklarer:

"Dette er en elegant undersøgelse, der skaber et musem embryo i kultur, der giver os et indblik i de meget tidlige stadier af udvikling af pattedyr," siger Dr. Chisholm. "I teorien kunne lignende tiltag engang bruges til at udforske tidlig menneskelig udvikling, udgydelse Lyser på modermiljøets rolle i fødselsdefekter og sundhed."

Wellcome Trust og Det Europæiske Forskningsråd var de vigtigste finansieringsorganer bag dette forskningsprojekt.

Prof. Zernicka-Goetz har også arbejdet med andre projekter, der sammen med denne hjælper med at fremme området human embryonforskning. Hun opnåede for nylig et andet gennembrud ved at udvikle humane embryoner in vitro ud over implantationstrinnet for første gang. Prof. Zernicka-Goetz håber, at hendes forskning vil hjælpe forskere med at overvinde en af ​​de største hindringer i human embryonforskning: det utilstrækkelige antal embryoner til rådighed.

Vi tror, ​​at det vil være muligt at efterligne en masse udviklingsmæssige begivenheder, der opstår inden 14 dage ved brug af menneskelige embryonale og ekstra-embryonale stamceller ved hjælp af en lignende tilgang til vores teknik ved hjælp af musestamceller. Vi er meget optimistiske, at dette vil gøre det muligt for os at studere vigtige begivenheder i denne kritiske fase af menneskelig udvikling uden at skulle arbejde på embryoner. At vide, hvordan udviklingen normalt sker, vil give os mulighed for at forstå, hvorfor det så ofte går galt."

Prof. Magdalena Zernicka-Goetz

Lær hvordan sædceller opbygget af stamceller kan tilbyde håb i tilfælde af mannlig infertilitet.

How I held my breath for 17 minutes | David Blaine (Video Medicinsk Og Professionel 2024).