Edistyneimmät alkiomallit jäljittelevät ihmiskehityksen kahta ensimmäistä viikkoa

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Edistyneimmät alkiomallit, jotka silti jäljittelevät ihmiskehityksen kahta ensimmäistä viikkoa PlatoBlockchain Data Intelligencea. Pystysuuntainen haku. Ai.

Unohda siittiö kohtaa munan.

Ihmisen kantasolujen avulla tiedemiehet ovat luoneet ihmisalkion kaltaisia rakenteita petrimaljoihin. Nämä laboratoriossa kasvatetut läiskät kehittävät useita rakenteita, jotka jäljittelevät ihmisalkiota kohtuun istutuksen jälkeen – mikä on tärkeä virstanpylväs hedelmällisyydelle – ja kestävät vähintään 14 päivää.

Kymmenen vuotta sitten alkion kaltaisten rakenteiden tai alkioiden valmistaminen ilman lisääntymissoluja olisi vaikuttanut naurettavalta. Mutta kun tiedemiehet kartoittavat yhä enemmän mutkikasta molekyylimatkaa kohti ihmisen hedelmöittymistä, on tulossa mahdolliseksi luopua siittiöistä ja munasoluista, jotta voidaan kurkistaa varhaisen ihmisen kehityksen "mustaan laatikkoon".

Se kuulostaa edelleen Frankensteinin kokeelta. Mutta pyrkimys ei ole makaaberia tieteellistä uteliaisuutta. Hyvin vähän tiedetään ihmisen raskauden ensimmäisistä viikoista, jolloin kehitys useimmiten menee pieleen. Näitä varhaisia vaiheita jäljittelevien mallien tutkiminen – ilman biologisten näytteiden ristiriitaa – voisi auttaa pariskunnille, jotka kamppailevat raskaaksi tulemisesta, ja valaisemaan varhaisten raskauksien mysteereitä.

Uusi tutkimus julkaistiin luonto alkioveteraani Dr. Jacob Hanna työntää nyt laboratorioraskauden aikajanaa eteenpäin. Tiimi muutti ihmisen alkion kantasolut alkioiksi, jotka mallintavat varhaisia ihmisalkioita. Kuten biologiset vastineensa, laboratorioon perustuvat läiskät kehittivät suuria "kudoskerroksia", jotka määrittelivät ihmisen kehityksen varhaiset vaiheet.

"Draama on ensimmäisessä kuukaudessa, loput kahdeksan raskauskuukautta ovat pääasiassa paljon kasvua." sanoi Hanna. "Mutta tuo ensimmäinen kuukausi on edelleen suurelta osin musta laatikko. Kantasoluista johdettu ihmisalkiomallimme tarjoaa eettisen ja helposti lähestyttävän tavan kurkistaa tähän laatikkoon."

Resepti embryoidille

Kaksi vuotta sitten sama tiimi julkaisi huipputuloksen: muna ja siittiöt eivät ole välttämättömiä elämän synnyttämiseksi ainakaan hiirillä. Hiiren kantasolujen avulla tiimi löysi kemiallisen keiton, joka voisi työntää solut alkion kaltaisiin rakenteisiin petrimaljassa.

"Alkio on paras elinten valmistuskone ja paras 3D-biotulostin – yritimme jäljitellä sen toimintaa." sanoi Hanna tuolloin.

Ajatus näyttää suhteellisen yksinkertaiselta: kaikilla alkiosoluilla on potentiaalia tulla mille tahansa muulle solutyypille. Mutta nämä solut ovat myös erittäin sosiaalisia. Riippuen ympäristöstään – esimerkiksi siitä, mitä kemiallisia tai hormonaalisia signaaleja he vastaanottavat – ne organisoituvat itse kudoksiksi.

Alkioiden viljely perustuu kahteen edistykseen, molemmat Hanna-laboratoriosta.

Palautetut kantasolut asetetaan täysin naiiviin tilaan – tabula rasaan, joka pyyhkii pois kaiken identiteetin. Ajattelemme usein kantasoluja yhtenäisenä joukkona, mutta itse asiassa ne ovat kehittymässä. Jokainen askel eteenpäin ohjaa solun kehitystä kohti tiettyä solutyyppiä tai elintä. Naiivilla kantasolulla on kuitenkin mahdollisuus kasvaa mihin tahansa kehon osaan.

Täysin uudelleenkäynnistäminen naiiveihin kantasoluihin helpottaa kantasolujen integroimista isäntiinsä – riippumatta siitä, onko se ihmisissä tai hiiriä.

Toinen edistysaskel on elektronisesti ohjattu laite, joka kylpee alkioita ravinteiden aalloissa. Sydämentahdistimen tavoin pumppu simuloi, kuinka ravinteet huuhtoutuvat kohdussa olevien alkioiden yli, samalla kun se ohjaa happitasoja ja ilmanpainetta.

Jonkin sisällä käsitteellinen tutkimus, pieni osa hiirten soluista muodostui alkion kaltaisiksi rakenteiksi. Ne kehittyivät samalla tavalla kuin luonnolliset vastineensa noin puoleen normaalista raskaudestaan asti. Kahdeksaan päivään mennessä alkioilla oli sykkivä sydän, verisoluja verenkierrossa, miniaivot klassisine poimuineen ja ruoansulatuskanava.

"Jos annat alkiolle oikeat olosuhteet, sen geneettinen koodi toimii kuin ennalta asetettu dominosarja, joka on järjestetty putoamaan peräkkäin." sanoi Hanna aikaisemmassa haastattelussa. "Tavoitteemme oli luoda ne olosuhteet uudelleen, ja nyt voimme seurata reaaliajassa, kun jokainen domino osuu jonossa seuraavaan."

Lähes ihminen

Hiiret eivät ole miehiä. Hanna tietää hyvin, ja uusi tutkimus siltaa kuilun.

Ensimmäinen askel? Valmistele ihmisen kantasolu palauttamalla se naiiviin tilaan.

Tämän raaka-aineen ollessa käsissään ryhmä antoi soluille eri identiteetit, joita kutsutaan sukulinjoiksi. Jotkut näistä kehittyvät soluiksi, joista lopulta muodostuu alkio. Toiset muuttuvat tukisoluiksi, kuten ne, jotka muodostavat istukan tai rakentavat keltuaispussin - pienen, pyöreän moniajo joka tukee kehittyvän alkion terveyttä.

Toisin sanoen varhain kehittyvä ihmisalkio on monimutkainen ekosysteemi. Ei siis ole ihme, että naiivien kantasolujen houkutteleminen useisiin rooleihin on pitkään karsinut alkionvalmistajat. Silti jokaisesta sukulinjasta tulee välttämätön sen jälkeen, kun suuri askel ihmisen varhaisessa kehityksessä, implantaatio, tapahtuu. Kun hedelmöitetty alkio kiinnittyy kohdun seinämään, se saa aikaan lukemattomia muutoksia, jotka ovat välttämättömiä jatkokehityksen kannalta. Se on myös silloin, kun alkioiden menetys tapahtuu usein.

Uusi tutkimus lähentää implantaation jälkeistä vaihetta ja käyttää uudelleen ryhmän aiempaa hiiren alkioprotokollaa luomaan itseorganisoituvia ihmisalkioita. Yllättäen se oli yksinkertaisempaa.

Heidän täytyi muokata hiiren kantasoluja geneettisesti työntääkseen niitä kohti eri sukupolvia, tiimi sanoo. Ihmissoluilla he vain säätelivät ravintokylpyä – lisägeenejä ei tarvittu – aktivoidakseen geneettisiä ohjelmia kantasoluissa ja muuttaen niistä kaikki kolme tyyppistä tukikudosta.

Kun alkiot kypsyivät, ryhmä käytti sarjaa molekyyli- ja geneettisiä työkaluja niiden uskollisuuden tutkimiseen. Kaiken kaikkiaan rakenteet muistuttivat luonnollisesti kehittyneiden ihmisalkioiden 3D-arkkitehtuuria 7–14 päivää hedelmöityksen jälkeen. Jotkut solut jopa pumppasivat ulos ihmisen koriongonadotropiinia (hCG), hormonia, jota käytetään kotiraskaustesteissä. Solujen eritteiden taputteleminen tikkuun antoi kaksiviivaisen positiivisen tuloksen.

Kaiken kaikkiaan alkioissa oli varhaisen implantoidun alkion tärkeimmät kehitysmaamerkit, tiimi sanoi, ilman tarvetta hedelmöitykseen tai vuorovaikutukseen äidin kohdun kanssa.

[Upotetun sisällön]

Alkioiden rotu

Hannan tiimi ei ole ainoa, joka työntää alkioita eteenpäin.

Tämän vuoden kesäkuussa kaksi muut joukkueet muokatut alkiot, jotka jäljittelevät ihmisalkioita implantoinnin jälkeen. Reseptit ja ainekset ovat erilaisia kuin Hannan. Eräässä tutkimuksessa esimerkiksi lisättiin joukko voimakkaita geneettisiä tekijöitä, jotka saivat kantasoluista muodostumaan tukikudoksiksi.

Tiedemiehet eivät ole aivan samaa mieltä siitä, mitkä alkiot muistuttavat parhaiten luonnollista vastineensa. He ovat kuitenkin samaa mieltä yhdestä näkökulmasta: kantasoluilla on oikeissa olosuhteissa uskomaton kyky organisoitua yhä kehittyneemmiksi alkion kaltaisiksi rakenteiksi.

Toistaiseksi 14 päivän alkiota mainostetaan nimellä "kehittynein”vielä.

Neljätoista päivää on monissa maissa tiukka raja luonnollisten ihmisalkioiden tutkimukselle, koska niitä ei voida enää viljellä laboratoriossa. Alkiot eivät kuitenkaan täytä alkion määritelmää, eivätkä ne ole 14 päivän rajoituksen alaisia. Toisin sanoen ihmisalkioita voitaisiin viljellä edelleen kehityksen aikajanalla. Aiemmat työt osoittavat, että se on teknisesti mahdollista hiirillä, joiden kantasolut kehittävät puolitoimivia elimiä.

Jos olet hieman hiipinyt – et ole yksin. Alkiot kasvavat yhä myöhemmissä vaiheissa kilpavarustelukilpailussa, joka avaa ihmiskehityksen mustan laatikon. Toistaiseksi ihmisen alkion kantasoluista kasvatettujen alkioiden on noudatettava voimassa olevia säännöksiä. Indusoiduista kantasoluista valmistettuihin - usein kantasolumaiseen tilaan palautettuja ihosoluja käyttäen - ei kuitenkaan sovelleta mitään sääntöjä.

Selvyyden vuoksi alkioilla ei ole kykyä kehittyä täysin ihmisiksi. Kuitenkin a Tuoreen tutkimuksen apinoissa osoittivat, että ne voivat saada raskauden, kun ne siirrettiin kohtuun – vaikka siinä tapauksessa alkio katkesi nopeasti ja luonnollisesti. Keskusteluja siitä, voidaanko näitä solukkoblobeja säädellä ja miten, käydään parhaillaan.

Toistaiseksi Hannan tiimi keskittyy reseptin uudistamiseen tehokkuuden lisäämiseksi. Mutta pitkän aikavälin tavoitteena he toivovat työntää alkiota vielä pidemmälle nähdäkseen, voivatko he kehittää alkeellisia elimiä. Nämä kokeet "tarjoavat näkemyksiä ihmiskunnan varhaisen kehityksen ikkunoista, joihin aiemmin ei ollut pääsyä", he sanovat.

Kuva pistetilanne: Weizmannin tiedeinstituutti