Embrionalne komórki macierzyste tworzą główne modele zarodków

Niedawne badanie opublikowane w komórki macierzyste opisali generowanie małp blastomerów przy użyciu naiwnych ESC i zoptymalizowanego protokołu. Bydło małpy hodowane in vitro podsumowuje etap podobny do gastrulacji, aby utworzyć listek zarodkowy. Transplantacja zarodników małp in vivo skutkuje wczesną ciążą z pęcherzykami ciążowymi. W ramach tych badań opracowano system, który jest potencjalnie cenny w badaniu rozwoju embrionalnego naczelnych.

Badania te zostały zakończone przez zespół badawczy LIU Zhen i zespół badawczy SUN Qiang w Instytucie Neuronauki, Centrum Doskonałości Nauk o Mózgu i Technologii Inteligencji Chińskiej Akademii Nauk oraz zespół badawczy ZHOU Fan z Uniwersytetu Tsinghua.

Model zarodka oparty na komórkach macierzystych zapewnia ważne podejście do analizy rozwoju embrionalnego i zrozumienia powiązanych chorób, takich jak wczesne poronienie. Opisany wcześniej model zarodka mysiego i model zarodka ludzkiego budzą obawy dotyczące znacznych różnic gatunkowych lub ograniczeń etycznych. Mechanizmy molekularne leżące u podstaw ludzkiej embriogenezy i organogenezy pozostają w dużej mierze niejasne. Ponieważ gatunki są ewolucyjnie blisko spokrewnione z ludźmi, model embrionu pieniężnego pogłębi zrozumienie rozwoju embrionalnego człowieka i wczesnej aborcji.

W swoich badaniach LIU i współpracownicy wykorzystali techniki, takie jak hodowanie naiwnych embrionalnych komórek macierzystych, dwuetapowy protokół indukcji zarodków i system długoterminowej hodowli zarodków. Wykorzystali analizę morfologiczną, sekwencję RNA pojedynczej komórki oraz przedłużoną transplantację in vitro i in vivo, aby ocenić podobieństwo między blastoidami a blastocystami.

Model zarodka o przedłużonej hodowli może obejmować komórki z listków zarodkowych w stadium podobnym do gastruli. Nie osiągnięto tego nawet w badaniu przedłużonej hodowli in vitro normalnych małpich blastocyst. Odkryli, że implantacja in vivo może prowadzić do wczesnej ciąży ze zwiększonym poziomem progesteronu i obecnością wczesnych pęcherzyków ciążowych, chociaż nie zaobserwowano płodów.

Dwa kierunki zasługują na dalsze badania. Pierwszym z nich jest udoskonalony system indukcji gronkowców oraz przedłużony system hodowli in vitro. Pomoże to w dalszym badaniu rozwoju embrionalnego w badaniu modelu embrionalnego małpy na podstawie komórek macierzystych. Po drugie, zastosowanie systemu blastoidów małp człekokształtnych do analizy mechanizmu genetycznego rozwoju zarodków naczelnych.

Ta praca, „Model zarodka małpy Cynomolgus rejestruje żołądek i wczesną ciążę”, została opublikowana online w Cell Stem Cell 6 kwietnia 2023 r.

Projekt badawczy został zaprojektowany i zrealizowany w ramach bardzo surowego zarządzania etycznego. Wszystkie eksperymenty podlegają wytycznym Międzynarodowego Towarzystwa Badań nad Komórkami Macierzystymi (ISSCR). Komisja etyczna w Instytucie Neuronauki pomogła upewnić się, że badanie było etycznie uzasadnione.

Biorąc pod uwagę potencjalne obawy natury etycznej wynikające z badania modelowego opartego na komórkach macierzystych małpy, konieczne jest znalezienie logicznej równowagi między badaniami naukowymi a kwestiami etycznymi. Więcej dyskusji i komunikacji między społecznością naukową a opinią publiczną pomoże w rozwoju tej dziedziny.