Nuovi embrioni sorprendenti: un nuovo studio pubblicato oggi (mercoledì) sulla rivista scientifica Nature rivela una scoperta sorprendente da parte degli scienziati del Weizmann Institute of Science, che sono riusciti a creare con successo un modello artificiale di un embrione umano. Un team di ricercatori del laboratorio del professor Yaakov Hana presso il Dipartimento di genetica molecolare dell’Istituto ha creato modelli artificiali di cellule staminali umane e le ha coltivate fuori dall’utero per un massimo di 14 giorni. Questi modelli sono fedeli all’originale. Cioè, contiene tutti i componenti e i sistemi strutturali tipici di questa fase del feto, tra cui la placenta, il tuorlo, la membrana amniotica e altri tessuti esterni necessari per il normale sviluppo.

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Come accennato in precedenza, studi precedenti hanno creato cluster di cellule derivate da cellule staminali umane, ma queste mancavano di quasi tutte le caratteristiche centrali dell’embrione e quindi non potevano essere utilizzate come modello fedele dell’origine embrionale umana. Ad esempio, mancavano alcuni tipi di cellule essenziali per lo sviluppo dell’embrione, come lo strato esterno di cellule dell’uovo fecondato che si sviluppa nella placenta e nell’amnio. Inoltre, mancavano dell’organizzazione strutturale unica che caratterizza gli embrioni e non mostravano segni dinamici indicativi della loro capacità di procedere allo stadio di sviluppo successivo. Poiché le prime fasi dell’embrione umano sono attualmente poco conosciute, modelli affidabili dell’inizio della vita sono di grande importanza nel mondo scientifico e medico.

Da destra: Emily Wirtschutz, Dr. Bernard Ordak, prof. Yaakov Hana, Dott. Vladislav Bondarenko, Dott. Noah Nobelstern (Foto: Ohad Harks, Istituto Weizmann delle Scienze)

In effetti, questi nuovi modelli sono così vicini alle origini dell’embriogenesi che offrono uno sguardo senza precedenti sugli inizi dell’embriogenesi e dissipano i misteri che la circondano. Il professor Hana ha spiegato: “Il dramma dello sviluppo dell’embrione umano avviene nel primo mese e i restanti otto mesi sono in gran parte una continuazione delle traiettorie delineate nel primo mese. Rimane in gran parte una scatola nera per il primo mese a causa di ragioni etiche e difficoltà tecniche che limitano la nostra capacità di studiare la scatola. Il nostro modello artificiale fornisce un metodo etico e conveniente che imita in modo affidabile lo sviluppo embrionale naturale e la formazione delle sue strutture complesse e sorprendenti”.

Nell’ambito del tentativo di creare un modello di embrione umano, il gruppo di ricerca si è basato sulle precedenti scoperte del laboratorio, in particolare su uno studio pubblicato lo scorso anno sulla rivista scientifica Cell, per creare un intero embrione di topo. Il modello artificiale è stato presentato per la prima volta. dalle cellule staminali. Come nel modello murino, il modello umano non utilizza utero, ovuli o sperma, ma solo cellule staminali che sono tornate al cosiddetto stato “ingenuo”, uno stadio iniziale di sviluppo in cui le cellule staminali hanno la capacità di: Differenziarsi in tutti i tipi di cellule e tessuti. Questo stato corrisponde al 7° giorno dell’embrione umano naturale, la fase di radicazione della parete uterina. Le cellule utilizzate dai ricercatori erano cellule cutanee mature che erano state riportate al loro stato di cellule staminali utilizzando un metodo sviluppato nel laboratorio di Hana, e cellule staminali che erano state coltivate in laboratorio per molti anni.

Gli scienziati hanno poi diviso le cellule staminali in tre gruppi. Il primo gruppo, in cui si sviluppa l’embrione stesso, viene lasciato invariato, mentre gli altri due gruppi vengono trattati con sostanze chimiche per aumentare l’espressione dei geni necessari per creare tre tipi di tessuti extraembrionali che supportano lo sviluppo embrionale. Feto: placenta, sacco vitellino, membrana amniotica. Le cellule dei tre gruppi sono state poi mescolate in condizioni uniche sviluppate in laboratorio e hanno iniziato a crescere in gruppi di cellule. Tuttavia, solo circa l’1% dei cluster cellulari alla fine si è sviluppato in strutture simili a embrioni attraverso il processo spontaneo di autoassemblaggio.

Il professor Hana ha spiegato: Non abbiamo bisogno di dirgli cosa fare, ma è sufficiente per liberare il potenziale che è codificato. Ma affinché ciò avvenga è necessario mescolare le cellule giuste, cioè le cellule staminali naïve che non hanno limitazioni nella differenziazione. Date queste condizioni e il modello simile a un feto griderà “Vai!” Masse cellulari formate da cellule staminali sono state coltivate fuori dall’utero per otto giorni, raggiungendo uno stadio corrispondente al 14° giorno dello sviluppo embrionale umano. Il punto in cui l’embrione naturale passa alla fase di sviluppo successiva, la formazione dei tessuti da cui si sviluppano i vari organi del corpo. Quando gli scienziati hanno confrontato i modelli da loro creati con i diagrammi e le immagini microscopiche di embrioni umani apparsi nei libri di testo classici degli anni ’60, hanno trovato sorprendenti somiglianze con gli embrioni naturali. Tutti gli elementi strutturali e tutti i tessuti di supporto sono stati trovati nelle posizioni previste nel modello ed erano regolari per forma e dimensioni. Anche le cellule secernenti ormoni utilizzate nei test di gravidanza erano nel posto giusto e funzionavano correttamente. Quando gli scienziati hanno gocciolato queste secrezioni in un kit per test di gravidanza da banco, ha restituito una risposta positiva.

Il nuovo approccio dei ricercatori si basa su anni di lavoro nel gruppo del professor Hana, che è stato il primo a isolare le cellule staminali naïve, i principali “mattoni” per il successo dei modelli di embrioni reali. Si prevede che questo approccio genererà molte direzioni di ricerca. Ad esempio, può aiutare a chiarire le cause di vari difetti congeniti e problemi di fertilità. Guidare lo sviluppo di nuove tecniche per la coltivazione di tessuti e organi per i trapianti e fornire alternative agli esperimenti che non possono essere eseguiti su embrioni umani, come testare gli effetti di farmaci e altre sostanze sullo sviluppo fetale.

In effetti, gli scienziati hanno già fatto scoperte durante il loro studio attuale che potrebbero spiegare gli aborti precoci, compresi quelli che si verificano quando le donne non sanno nemmeno di essere incinte. Sostengono che le cellule da cui si sviluppa la placenta devono essere adeguatamente organizzate nello spazio già al terzo giorno di sviluppo in un modello artificiale o al decimo giorno in un embrione naturale, e che la loro incapacità di emergere normalmente è un segno di malattia del feto. ciò significa la sua crescita anormale

“Molti aborti avvengono all’inizio della gravidanza. In queste fasi si verificano anche molti difetti congeniti, che vengono scoperti molto più tardi. Si spera che questo ci permetterà di rivelare i segnali biochimici e meccanici necessari per uno sviluppo normale, così come le perturbazioni che possono verificarsi durante il corso normale”, ha concluso.

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