מדענים מה- מכון ויצמן למדע בפעם הראשונה אי פעם, גידלו דגמי עוברים סינתטיים של עכברים מחוץ לרחם באמצעות תאי גזע שהתרביתו בצלחת פטרי. זוהי פריצת דרך גדולה במדעי הרפואה.
יתרה מכך, תהליך התרבות התאים נעשה גם ללא שימוש בביצית מופרות, ובכך עוקף את הצורך בזרע.
גישה זו יכולה, במידה משמעותית, למנוע את החששות הטכנולוגיים והמוסריים הקשורים לשימוש בעוברים טבעיים במחקר וביוטכנולוגיה, מה שהופך אותה לחשובה להפליא. אפילו עם עכברים, בדיקות מסוימות אינן מעשיות כרגע מכיוון שהן מחייבות אלפי עוברים; עם זאת, הזמינות של מודלים שפותחו מתאי עובר של עכברים, שמתרבים במיליונים בחממות מעבדה, היא כמעט בלתי מוגבלת.
פרופ' יעקב חנה מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית של ויצמן אמר: "העובר הוא המכונה הטובה ביותר לייצור איברים והמדפסת הביולוגית התלת-ממדית הטובה ביותר - ניסינו לחקות את מה שהוא עושה. מדענים כבר יודעים איך להחזיר תאים בוגרים ל"גזעיות" - חלוצי התכנות מחדש הסלולרי הזה זכו בפרס נובל בשנת 3. אבל הולך בכיוון ההפוך, גורם לתאי גזע להתמיין לתאי גוף מיוחדים, שלא לדבר על איברי צורה שלמים, הוכיח את עצמו הרבה יותר בעייתי".
"עד עכשיו, ברוב המחקרים, התאים המיוחדים היו לעתים קרובות קשים לייצור או חריגים, והם נטו ליצור תערובת במקום רקמה מובנית היטב המתאימה להשתלה. הצלחנו להתגבר על המכשולים הללו על ידי שחרור פוטנציאל הארגון העצמי המקודד ב- תאי גזע".
במרץ 2021, מדענים הגיעו עם המכשיר הנשלט אלקטרונית המאפשר גידול של עוברי עכברים טבעיים מחוץ לרחם. מדענים השתמשו באותו מכשיר בניסוי החדש כדי לגדל תאי גזע של עכבר במשך יותר משבוע - כמחצית מזמן ההריון של עכבר.
המדענים חילקו את תאי הגזע לשלוש קבוצות לפני שהוכנסו למכשיר. באחד מהם, התאים שיהפכו בסופו של דבר לאיברים עובריים בעצמם נותרו במצבם הנוכחי. אחד משני סוגי הגנים, מווסתים ראשיים של השליה או שק החלמון, באו לידי ביטוי יתר בתאים בשתי הקבוצות האחרות במהלך טיפול מקדים שנמשך רק 48 שעות.
האנה אמרה, "נתנו לשתי קבוצות התאים הללו דחיפה חולפת כדי ליצור רקמות חוץ-עובריות המקיימות את מתפתח עובר".
שלוש קבוצות התאים שולבו במהירות בתוך המכשיר ליצירת אגרגטים, שרובם לא הצליחו לעבור פיתוח מלא. עם זאת, 50 מתוך 10,000, או בערך 0.5 אחוז, המשיכו ליצור כדורים, שכל אחד מהם התפתח מאוחר יותר למבנה מוארך דמוי עובר. השליה והחלמון נראו מחוץ לעוברים, והתפתחות המודל התנהלה כמו בעובר טבעי מאחר שהמדענים סימנו כל סט של תאים בצבע.
מודלים סינתטיים אלה התפתחו כרגיל עד ליום 8.5 - כמעט מחצית מההריון בן 20 הימים של העכבר - ובשלב זה נוצרו כל אבות האיברים המוקדמים, כולל לב פועם, מחזור הדם של תאי גזע ומוח עם קפלים מעוצבים היטב, צינור עצבי, ומערכת מעיים. בהשוואה לעוברים טבעיים של עכברים, המודלים הסינתטיים הציגו דמיון של 95 אחוז הן בצורת המבנים הפנימיים והן בדפוסי ביטוי הגנים של סוגי תאים שונים. האיברים שנראו בדגמים נתנו כל אינדיקציה לתפקוד.
חנה אמר, "המחקר מציג זירה חדשה: האתגר הבא שלנו הוא להבין כיצד תאי גזע יודעים מה לעשות - כיצד הם מתאספים בעצמם לאיברים ומוצאים את דרכם אל המקומות שהוקצו להם בתוך העובר. ומכיוון שהמערכת שלנו, בניגוד לרחם, היא שקופה, היא עשויה להוכיח שימוש למודל של פגמי לידה והשתלה של עוברים אנושיים".
"במקום לפתח פרוטוקול שונה לגידול כל סוג תא - למשל, אלה של הכליה או הכבד - ייתכן שיום אחד נוכל ליצור מודל דמוי עוברים סינתטי ואז לבודד את התאים שאנו צריכים. לא נצטרך להכתיב לאיברים המתעוררים כיצד עליהם להתפתח. העובר עצמו עושה זאת בצורה הטובה ביותר".
עיון ביומן:
- שאדי טרזי, אלחנדרו אגילרה קסטרג'ון ועוד. ¬עוברים סינתטיים לאחר גסטרו שנוצרו Ex Utero מ-ECC נאיביים של עכבר. תא 01 באוגוסט 2022. DOI: 10.1016 / j.cell.2022.07.028
