科学者たちは Weizmann Institute of Science シャーレで培養された幹細胞を使用して、子宮外でマウスの合成胚モデルを初めて成長させました。 これは、医学の大きなブレークスルーです。
さらに、細胞培養プロセスも受精卵を使用せずに行われるため、精子の必要性が回避されます。
このアプローチは、研究やバイオテクノロジーで天然胚を使用することに関連する技術的および道徳的な懸念を大幅に回避できるため、非常に重要になります。 マウスでさえ、いくつかのテストは現在非現実的です。 胚; しかし、ラボのインキュベーターで数百万倍に増殖するマウス胚細胞から開発されたモデルの入手可能性は、ほぼ無限です。
Weizmann の分子遺伝学部門の Jacob Hanna 教授は、次のように述べています。 「胚は最高の器官製造機であり、最高の 3D バイオプリンターです。私たちはそれが何をするかをエミュレートしようとしました。 科学者たちは、成熟した細胞を「幹細胞」に戻す方法をすでに知っています。この細胞の再プログラミングの先駆者は、2012 年にノーベル賞を受賞しています。はるかに問題があることが判明しました。」
「これまで、ほとんどの研究では、特殊化された細胞はしばしば生産が困難であるか異常であり、移植に適した構造の整った組織ではなく、寄せ集めを形成する傾向がありました。 これらのハードルを克服するために、 幹細胞に設立された地域オフィスに加えて、さらにローカルカスタマーサポートを提供できるようになります。」
2021 年 XNUMX 月、科学者たちは、子宮外で自然なマウス胚を成長させることができる電子制御装置を思いつきました。 科学者たちは、新しい実験で同じデバイスを使用して、マウスの幹細胞を XNUMX 週間以上成長させました。これは、マウスの妊娠期間の約半分です。
科学者たちは、デバイスに入れる前に幹細胞を 48 つのグループに分けました。 そのうちの XNUMX つは、最終的に胚の器官そのものになる細胞が、現在の状態のまま放置されていたことです。 XNUMX 種類の遺伝子のうちの XNUMX つである、胎盤または卵黄嚢のいずれかのマスター レギュレーターは、XNUMX 時間しか続かなかった前処理中に、他の XNUMX つのグループの細胞で過剰発現しました。
ハナは言った、 「私たちは、これら XNUMX つのグループの細胞に一過性のプッシュを与えて、細胞を維持する胚外組織を生じさせました。 発生中の胚に設立された地域オフィスに加えて、さらにローカルカスタマーサポートを提供できるようになります。」
50 つの細胞グループは、装置内で急速に結合して凝集体を形成しましたが、その大部分は完全な発達を遂げることができませんでした。 しかし、10,000 個のうち 0.5 個、つまり約 XNUMX% が球体を形成し、その後、それぞれが細長い胚のような構造に発展しました。 胎盤と卵黄嚢は胚の外側に見え、科学者が細胞の各セットを色分けしたため、モデルの発生は自然の胚のように進行しました.
これらの合成モデルは、8.5 日目 (マウスの妊娠 20 日のほぼ半分) まで正常に発達しました。神経管、腸管。 自然のマウス胚と比較して、合成モデルは、内部構造の形状と異なる細胞型の遺伝子発現パターンの両方で95％の類似性を示しました. モデルに見られる臓器は、機能していることを示すあらゆる兆候を示しました。
ハンナ と, 「この研究は新しい領域を提示します。私たちの次の課題は、幹細胞が何をすべきかをどのように知っているか、つまり、幹細胞が自己集合して器官になり、胚内の割り当てられた場所への道を見つける方法を理解することです. また、子宮とは異なり、私たちのシステムは透明であるため、ヒト胚の出生および着床の欠陥をモデル化するのに役立つ可能性があります。」
「腎臓や肝臓など、細胞の種類ごとに異なるプロトコルを開発する代わりに、いつの日か合成胚様モデルを作成し、必要な細胞を分離できるようになるかもしれません。 新興臓器がどのように発達しなければならないかを指図する必要はありません。 胚自体がこれに最も適しています。」
ジャーナルリファレンス：
- シャディ・タラジ、アレハンドロ・アギレラ・カストレホン 他¬マウスナイーブESCから子宮外で生成された原腸形成後の合成胚。 セル 01 年 2022 月 XNUMX 日。DOI: 10.1016 / j.cell.2022.07.028
