가장 발전된 배아 모델은 인간 발달의 첫 XNUMX주를 모방합니다.

가장 발전된 배아 모델은 인간 발달의 첫 XNUMX주를 모방합니다.

타임 스탬프 : 12 년 2023 월 3 일 오후 00:XNUMX
가장 발전된 배아 모델은 인간 발달의 첫 2주를 모방합니다. PlatoBlockchain 데이터 인텔리전스. 수직 검색. 일체 포함.

정자가 난자와 만나는 것을 잊어 버리십시오.

과학자들은 인간 줄기 세포를 사용하여 페트리 접시 안에 인간 배아와 유사한 구조를 만들었습니다. 이 실험실에서 자란 얼룩은 생식 능력의 주요 이정표인 자궁에 이식된 후 인간 배아를 모방하는 여러 구조를 개발하며 최소 14일 동안 지속됩니다.

XNUMX년 전만 해도 생식 세포 없이 배아와 유사한 구조, 즉 배아를 제조하는 것은 터무니없게 보였을 것입니다. 그러나 과학자들이 점점 더 인간의 개념을 향한 복잡한 분자 여정을 계획함에 따라 초기 인간 발달의 "블랙 박스"를 엿보기 위해 정자와 난자를 없애는 것이 가능해지고 있습니다.

아직도 프랑켄슈타인 실험처럼 들립니다. 그러나 그 노력은 무시무시한 과학적 호기심이 아닙니다. 발달이 가장 자주 실패하는 경향이 있는 인간 임신의 처음 몇 주에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 생물학적 샘플에 대한 논란 없이 이러한 초기 단계를 모방하는 모델을 연구하면 임신을 위해 애쓰는 부부에게 조기 임신 실패의 미스터리를 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다.

새로운 연구 결과 발표 자연 배아 베테랑인 Jacob Hanna 박사는 이제 연구실 임신 기간을 앞당깁니다. 연구팀은 인간 배아 줄기 세포를 초기 인간 배아를 모델로 하는 배아체로 전환했습니다. 생물학적 대응물과 마찬가지로 실험실 기반 얼룩은 인간 발달의 초기 단계를 정의하는 조직의 주요 "층"을 개발했습니다.

“드라마는 임신 XNUMX개월, 남은 XNUMX개월은 주로 성장을 많이 하는 편이에요.” 말했다 한나. “그러나 첫 달은 여전히 ​​블랙박스 수준입니다. 우리의 줄기세포 유래 인간 배아 모델은 이 상자를 들여다볼 수 있는 윤리적이고 접근 가능한 방법을 제공합니다.”

배아를 위한 레시피

XNUMX년 전, 같은 팀은 블록버스터 결과를 발표했습니다. 적어도 생쥐의 경우 생명을 촉발하는 데 난자와 정자가 만나는 것은 필요하지 않다는 것입니다. 연구팀은 쥐 줄기세포를 사용하여 세포를 페트리 접시 내부의 배아와 유사한 구조로 밀어 넣을 수 있는 화학 수프를 발견했습니다.

"배아는 최고의 장기 제작 기계이자 최고의 3D 바이오프린터입니다. 우리는 그것이 하는 일을 모방하려고 노력했습니다." 말했다 당시 한나.

아이디어는 상대적으로 간단해 보입니다. 모든 배아 세포는 다른 세포 유형이 될 가능성이 있습니다. 그러나 이 세포들은 또한 고도로 사회적입니다. 환경(예: 어떤 화학적 또는 호르몬 신호를 받는지)에 따라 그들은 스스로 조직을 구성합니다.

배아 배양은 Hanna 연구소의 두 가지 발전에 의존합니다.

한 곳에서는 되돌린 줄기 세포를 완전히 순진한 상태, 즉 모든 정체성을 없애는 백지 상태로 만듭니다. 우리는 종종 줄기세포를 획일적인 군중으로 생각하지만 실제로는 다양한 발달 단계에 있습니다. 각 단계는 특정 세포 유형이나 기관을 향해 세포의 발달을 안내합니다. 그러나 순수 줄기세포는 신체의 어느 부분으로든 자랄 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

원시 줄기 세포로 완전히 재부팅하면 줄기 세포가 인간인지 여부에 관계없이 숙주에 줄기 세포를 통합하는 것이 더 쉬워집니다. 또는 쥐.

또 다른 발전은 배아에 영양분을 공급하는 전자 제어 장치입니다. 심장 박동기처럼 펌프는 산소 수준과 대기압을 제어하면서 자궁 내 배아에 영양분을 공급하는 방법을 시뮬레이션합니다.

안에 개념 증명 연구, 생쥐 세포의 작은 부분이 배아와 유사한 구조로 형성되었습니다. 그들은 정상적인 임신의 대략 절반까지 자연적인 것과 유사하게 발달했습니다. XNUMX일이 되자 배아는 심장이 뛰고 혈액 세포가 순환하며 고전적인 주름이 있는 작은 뇌와 소화관을 갖게 되었습니다.

"배아에게 올바른 조건을 주면, 그 유전자 코드는 미리 설정된 도미노처럼 차례로 떨어지도록 배열되어 기능할 것입니다." 말했다 이전 인터뷰에서 한나. "우리의 목표는 이러한 조건을 재현하는 것이었고 이제 각 도미노가 다음 도미노를 칠 때 실시간으로 볼 수 있습니다."

거의 인간

쥐는 사람이 아닙니다. Hanna는 잘 알고 있으며 새로운 연구는 틈을 연결합니다.

첫 번째 단계? 인간 줄기 세포를 원시 상태로 되돌려 프라이밍합니다.

이 원료를 손에 넣은 후 팀은 세포에 계보라고 불리는 서로 다른 정체성을 부여했습니다. 이들 중 일부는 결국 배아를 구성하는 세포로 발전합니다. 다른 것들은 태반을 구성하거나 작고 둥근 난황낭을 만드는 세포와 같은 지지 세포로 변합니다. 멀티태스커 발달 중인 배아의 건강을 지원하는 제품입니다.

즉, 초기 발달 중인 인간 배아는 복잡한 생태계이다. 따라서 순진한 줄기 세포를 다양한 역할로 유도하는 것이 오랫동안 배아 제작자를 피한 것은 놀라운 일이 아닙니다. 그러나 초기 인간 발달의 주요 단계인 이식이 이루어진 후에는 모든 단일 혈통이 없어서는 안 될 존재가 됩니다. 수정된 배아가 자궁벽에 부착되면 추가 발달에 필수적인 수많은 변화가 촉발됩니다. 배아 손실이 자주 발생하는 경우이기도 합니다.

새로운 연구는 이식 후 단계를 확대하여 자기 조직화 인간 배아를 생성하기 위해 팀의 이전 마우스 배아 프로토콜을 용도 변경했습니다. 놀랍게도 더 간단했습니다.

연구팀은 쥐의 줄기세포를 유전적으로 조작하여 다른 계통으로 밀어넣어야 했다고 말합니다. 인간 세포의 경우, 줄기 세포의 유전 프로그램을 활성화하기 위해 추가 유전자가 필요하지 않은 영양분을 조정하여 세 가지 유형의 지지 조직으로 전환했습니다.

배아가 성숙함에 따라 팀은 일련의 분자 및 유전 도구를 사용하여 충실도를 조사했습니다. 전반적으로 구조는 수정 후 3~7일 사이에 자연적으로 발달한 인간 배아의 14D 구조와 유사했습니다. 일부 세포는 가정 임신 테스트에 사용되는 호르몬인 인간 융모막 성선 자극 호르몬(hCG)을 분비하기도 했습니다. 세포의 분비물을 막대에 대고 두드리면 이중선 양성 결과가 나왔습니다.

전반적으로, 배아는 수정이나 산모의 자궁과의 상호 작용이 필요 없이 초기 이식된 배아의 주요 발달 랜드마크를 보여주었다고 팀은 말했습니다.

[포함 된 콘텐츠]

엠브리로이드 레이스

한나의 팀만이 배아를 발전시키는 유일한 팀은 아닙니다.

올해 XNUMX월에는 두 다른 팀 이식 후 인간 배아를 모방하는 조작된 배아. 레시피와 재료가 한나와 다릅니다. 예를 들어, 한 연구에서는 줄기 세포를 지지 조직으로 만드는 수많은 강력한 유전적 요인을 삽입했습니다.

과학자들은 어떤 배아가 자연적인 배아와 가장 유사한지에 대해 의견이 일치하지 않습니다. 그러나 그들은 한 가지 측면에 동의합니다. 즉, 줄기 세포는 적절한 조건에서 점점 더 정교해지는 배아와 같은 구조로 자가 조직되는 놀라운 능력을 가지고 있다는 것입니다.

현재로서는 14일 배아가 "가장 진보 된" 아직.

14일은 많은 국가에서 자연 인간 배아에 대한 연구에 대한 엄격한 기준일로, 실험실에서 더 이상 배양할 수 없습니다. 그러나 배아는 배아의 정의를 충족하지 않으며 XNUMX일 제한이 적용되지 않습니다. 즉, 인간 배아는 발달 일정에 따라 더 배양될 수 있습니다. 이전 연구에서는 반기능 기관을 발달시키는 줄기 세포를 사용하여 생쥐에서 기술적으로 가능하다는 것을 보여주었습니다.

조금 겁이 나더라도 혼자가 아닙니다. 배아는 초기 인간 발달의 블랙박스를 열기 위한 군비 경쟁의 후반 단계로 성장하고 있습니다. 현재로서는 인간 배아줄기세포에서 배양된 배아는 현행 규정을 준수해야 합니다. 그러나 유도 줄기 세포로 만든 것(흔히 줄기 세포와 유사한 상태로 되돌아간 피부 세포를 사용함)에는 어떤 규칙도 적용되지 않습니다.

분명히 말하면, 배아는 인간으로 완전히 발전할 수 있는 능력이 없습니다. 그러나 최근의 연구 원숭이의 경우 자궁에 이식하면 임신을 유도할 수 있음이 나타났습니다. 하지만 이 경우 배아는 신속하고 자연스럽게 제거되었습니다. 이러한 세포 덩어리를 조절하는지 여부와 방법에 대한 논쟁이 진행 중입니다.

현재 Hanna의 팀은 효율성을 높이기 위해 레시피를 수정하는 데 집중하고 있습니다. 그러나 장기적인 목표로서 그들은 배아를 더욱 발전시켜 기초 기관을 발달시킬 수 있는지 확인하기를 희망합니다. 이러한 실험은 “이전에는 접근할 수 없었던 초기 인간 발달의 창에 대한 통찰력을 제공할 것”이라고 그들은 말합니다.

이미지 신용 : Weizmann 과학 연구소

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