דגמי העובר המתקדמים ביותר עדיין מחקים את השבועיים הראשונים של התפתחות האדם

תשכחו שזרע פוגש ביצית.

באמצעות תאי גזע אנושיים, מדענים יצרו מבנים דמויי עובר אנושי בתוך צלחות פטרי. כתמים אלה שגודלו במעבדה מפתחים מבנים מרובים המחקים עובר אנושי לאחר השתלה ברחם - אבן דרך מרכזית לפוריות - ונמשכים לפחות 14 ימים.

לפני עשור, ייצור מבנים דמויי עוברים, או עוברים, ללא תאי רבייה היה נראה מגוחך. אבל ככל שמדענים ממפים יותר ויותר את המסע המולקולרי המפותל לעבר התפיסה אנושית, זה הופך להיות אפשרי לבטל את הזרע והביצית כדי להציץ לתוך "הקופסה השחורה" של התפתחות אנושית מוקדמת.

זה עדיין נשמע כמו ניסוי של פרנקנשטיין. אבל המאמץ אינו סקרנות מדעית מקאברית. מעט מאוד ידוע על השבועות הראשונים של ההריון האנושי, כאשר ההתפתחות נוטה לרוב להשתבש. לימוד מודלים המחקים את השלבים המוקדמים הללו - ללא מחלוקת של דגימות ביולוגיות - יכול לעזור לזוגות הנאבקים להרות ולהאיר אור על המסתורין של הריונות מוקדמים שאבדו.

מחקר חדש שפורסם ב- טבע מד"ר ג'ייקוב חנה הוותיק העובר דוחף כעת את ציר הזמן של הריון במעבדה קדימה. הצוות הפך תאי גזע עובריים אנושיים לעוברים המדגמים עוברים אנושיים מוקדמים. כמו עמיתיהם הביולוגיים, הכתמים המבוססים על המעבדה פיתחו "שכבות" עיקריות של רקמות שהגדירו את השלבים המוקדמים של ההתפתחות האנושית.

"הדרמה היא בחודש הראשון, שמונת החודשים הנותרים של ההריון הם בעיקר הרבה צמיחה", אמר האנה. "אבל החודש הראשון הזה הוא עדיין במידה רבה קופסה שחורה. מודל העובר האנושי שלנו שמקורו בתאי גזע מציע דרך אתית ונגישה להציץ לתוך הקופסה הזו".

מתכון לעובר

לפני שנתיים, אותו צוות פרסם תוצאה שובר קופות: ביצית פוגשת זרע אין צורך לעורר חיים, לפחות בעכברים. באמצעות תאי גזע של עכברים, הצוות גילה מרק כימי שיכול לדחוף את התאים לתוך מבנים דמויי עובר בתוך צלחת פטרי.

"העובר הוא המכונה הטובה ביותר לייצור איברים והמדפסת הביולוגית התלת-ממדית הטובה ביותר - ניסינו לחקות את מה שהוא עושה," אמר חנה בזמנו.

הרעיון נראה פשוט יחסית: לכל התאים העובריים יש פוטנציאל להפוך לכל סוג תאים אחר. אבל התאים האלה הם גם מאוד חברתיים. בהתאם לסביבתם - למשל, אילו אותות כימיים או הורמונליים הם מקבלים - הם מתארגנים בעצמם לרקמות.

גידול עוברים מסתמך על שני התקדמות, שניהם ממעבדת חנה.

אחד מציב את תאי הגזע שהוחזרו למצב נאיבי לחלוטין - טבולה ראסה שמוחקת כל זהות. לעתים קרובות אנו חושבים על תאי גזע כעל קהל אחיד, אבל הם למעשה נמצאים בספקטרום של התפתחות. כל צעד קדימה מנחה את התפתחות התא לעבר סוג תא או איבר ספציפיים. עם זאת, לתא גזע נאיבי יש פוטנציאל לגדול לכל חלק בגוף.

אתחול מחדש לחלוטין לתאי גזע נאיביים מקל על שילוב תאי גזע במארחים שלהם - ללא קשר אם זה בבני אדם או עכברים.

התקדמות נוספת היא מכשיר מבוקר אלקטרוני שרוחץ את העוברים בגלי חומרי הזנה. כמו קוצב לב, המשאבה מדמה כיצד חומרים מזינים שוטפים את העוברים ברחם, כל זאת תוך שליטה ברמות החמצן והלחץ האטמוספרי.

ב מחקר הוכחת קונספט, חלק קטן של תאים מעכברים שנוצרו למבנים דמויי עוברים. הם התפתחו בדומה לעמיתיהם הטבעיים עד למחצית ההיריון הרגיל שלהם. עד שמונה ימים, לעוברים היה לב פועם, תאי דם במחזור הדם שלהם, מיני-מוח עם הקפלים הקלאסיים שלו ומערכת עיכול.

"אם אתה נותן לעובר את התנאים הנכונים, הקוד הגנטי שלו יתפקד כמו שורה מוגדרת מראש של דומינו, המסודרים ליפול בזה אחר זה." אמר חנה בראיון קודם. "המטרה שלנו הייתה לשחזר את התנאים האלה, ועכשיו אנחנו יכולים לצפות, בזמן אמת, איך כל דומינו פוגע באחד הבא בתור".

כמעט אנושי

עכברים הם לא גברים. האנה מודעת היטב, והמחקר החדש מגשר על התהום.

הצעד הראשון? קדם תא גזע אנושי על ידי החזרתו למצב נאיבי.

עם חומר הגלם הזה ביד, הצוות העניק לתאים זהויות שונות, הנקראות שושלות. חלקם מתפתחים לתאים שמרכיבים בסופו של דבר את העובר. אחרים הופכים לתאים תומכים, כמו אלה המרכיבים את השליה או בונים את שק החלמון - קטן ומעוגל ריבוי משימות שתומך בבריאות העובר המתפתח.

במילים אחרות, העובר האנושי המתפתח מוקדם הוא מערכת אקולוגית מורכבת. לכן, אין זה פלא ששידול תאי גזע נאיביים למספר תפקידים חמק מזמן מיצרני העוברים. עם זאת, כל שושלת בודדת הופכת הכרחית לאחר שצעד מרכזי בהתפתחות האנושית המוקדמת, ההשתלה, מתרחש. כאשר עובר מופרי נצמד לדופן הרחם, הוא מעורר אינספור שינויים חיוניים להמשך ההתפתחות. זה גם כאשר אובדן עוברים מתרחש לעתים קרובות.

המחקר החדש מתקרב לשלב שלאחר ההשתלה, ומחדש את פרוטוקול עוברי העכבר הקודם של הצוות ליצירת עוברים אנושיים מתארגנים בעצמם. באופן מפתיע, זה היה פשוט יותר.

הם היו צריכים להנדס גנטית תאי גזע של עכברים כדי לדחוף אותם לעבר שושלות שונות, אומר הצוות. עם תאים אנושיים, הם פשוט שיפרו את האמבטיה התזונתית - ללא צורך בגנים נוספים - כדי להפעיל תוכניות גנטיות בתאי גזע, והפכו אותם לכל שלושת סוגי הרקמות התומכות.

כשהעוברים התבגרו, הצוות השתמש בסדרה של כלים מולקולריים וגנטיים כדי לבחון את נאמנותם. בסך הכל, המבנים דומים לארכיטקטורת התלת-ממד של עוברים אנושיים שפותחו באופן טבעי בין 3 ל-7 ימים לאחר ההפריה. חלק מהתאים אפילו הוציאו גונדוטרופין כוריוני אנושי (hCG), הורמון המשמש לבדיקות הריון ביתיות. טביעת הפרשות התאים על המקל נתנה את התוצאה החיובית בקו הכפול.

בסך הכל, העוברים הראו ציוני דרך התפתחותיים מרכזיים של עובר מושתל מוקדם, אמר הצוות, ללא צורך בהפריה או אינטראקציות עם רחם האם.

[תוכן מוטבע]

גזע עוברי

הצוות של חנה הוא לא היחיד שדוחף את העוברים קדימה.

ביוני השנה, שתיים צוותים אחרים עוברים מהונדסים המחקים עוברים אנושיים לאחר ההשתלה. המתכונים והמרכיבים שונים משל חנה. מחקר אחד, למשל, הכניס שורה של גורמים גנטיים רבי עוצמה שדחפו תאי גזע להפוך לרקמות תומכות.

מדענים לא ממש מסכימים על איזה עוברים הכי מזכירים את המקביל הטבעי שלהם. עם זאת, הם כן מסכימים על היבט אחד: לתאי גזע, בתנאים הנכונים, יש יכולת מדהימה להתארגן בעצמם לתוך מבנים דמויי עוברים מתוחכמים יותר ויותר.

לעת עתה, העובר בן 14 הימים מוגדר כ"הכי מתקדם" עדיין.

14 ימים הם סף קפדני למחקר על עוברים אנושיים טבעיים במדינות רבות, בכך שלא ניתן לגדל אותם עוד יותר במעבדה. עם זאת, עוברים אינם עונים להגדרה של עובר ואינם כפופים למגבלה של XNUMX יום. במילים אחרות, ניתן לגדל עוברים אנושיים בהמשך ציר הזמן של הפיתוח. עבודה קודמת מראה שזה אפשרי מבחינה טכנולוגית בעכברים, כאשר תאי גזע מפתחים איברים חצי-פונקציונליים.

אם אתה קצת מתבאס - אתה לא לבד. העוברים גדלים לשלבים מאוחרים יותר במרוץ חימוש לפתיחת הקופסה השחורה של התפתחות אנושית מוקדמת. לעת עתה, עוברים שגדלו מתאי גזע עובריים אנושיים צריכים לכבד את התקנות הנוכחיות. עם זאת, אלה העשויים מתאי גזע המושרים - לעתים קרובות תוך שימוש בתאי עור שהוחזרו למצב דמוי תאי גזע - אינם כפופים לכללים.

שיהיה ברור, לעוברים אין את היכולת להתפתח באופן מלא לבני אדם. עם זאת, א מחקר שנערך לאחרונה אצל קופים הראו שהם יכולים לעורר הריון כשהם מושתלים ברחם - אם כי במקרה זה, העובר הופסק במהירות ובאופן טבעי. דיונים אם וכיצד לווסת את הכתמים הסלולריים הללו נמשכים.

לעת עתה, הצוות של חנה מתמקד בתיקון המתכון שלהם כדי להגביר את היעילות. אבל כמטרה ארוכת טווח, הם מקווים לדחוף את העובר עוד יותר כדי לראות אם הם יכולים לפתח איברים ראשוניים. ניסויים אלה "יציעו תובנות לגבי חלונות שלא היו נגישים בעבר של התפתחות אנושית מוקדמת", הם אומרים.

תמונת אשראי: מכון ויצמן למדע

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. רכב / רכבים חשמליים, פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• ChartPrime. הרם את משחק המסחר שלך עם ChartPrime. גישה כאן.
• BlockOffsets. מודרניזציה של בעלות על קיזוז סביבתי. גישה כאן.
• מקור: https://singularityhub.com/2023/09/12/the-most-advanced-embryo-models-yet-mimic-the-first-two-weeks-of-human-development/