Embryo myši s tlčúcim srdcom úplne vyrástlo v Petriho miske

expresia génu Nkx1-2 v myšom embryoide (1); diagram myšacieho embrya. (Xu a kol., Nat Comm, 2021)

Najkomplexnejšie formy života, aké sa kedy vyvinuli úplne v Petriho miskách, dokážu pumpovať krv cez malé bijúce srdiečka, postupne rastúce nervy a svaly v laboratóriu.

Tieto malé zbierky cicavčích buniek tvoria základné myšacie embryá, ktoré sú od základov postavené kmeňových buniek - bunky, ktoré majú potenciál vyvinúť sa na akýkoľvek iný bunkový typ v tele.

Zatiaľ čo vedci úspešne bolivytváraniesyntetické orgány tzvorganoidyna chvíľu im chýba celá škála typov buniek, ktoré sa nachádzajú v skutočnej ponuke. Tento myšací embryoid vytvorený človekom je oveľa zložitejší.



'Sledovať vývoj embrya je úžasná vec, ktorú treba vidieť,' povedal vývojová biologička Christine Thisse z University of Virginia, jedna z autoriek štúdie.

„Úžasné je, že môžeme získať rôzne tkanivá, ktoré sú prítomné v autentickom myšom embryu. [Tento] model ukazuje, že sme schopní prinútiť bunky, aby vykonávali komplexné vývojové programy v správnom slede krokov.“

Embryoid nie je úplná nenarodená myš a nemôže sa úplne rozvinúť, pretože stále chýbajú kľúčové časti - ako obrovský kus mozgu. Zložitosť tohto experimentu však robí výskumníkov obrovským krokom k tomu, aby boli schopní vybudovať plne funkčné orgány v laboratóriu.

'Ľudské orgány sa skladajú z viacerých typov buniek, ktoré pochádzajú z rôznych častí rastúceho embrya,' povedal vývojový biológ Bernard Thisse. „Črevo je napríklad vyrobené z buniek, ktoré tvoria dutú trubicu. Boli vyrobené modely tejto skúmavky v miske a nazývajú sa črevné organoidy.

„Táto trubica však nestačí na vytvorenie funkčného čreva, pretože tento orgán obsahuje ďalšie zložky, ako sú hladké svaly, krvné cievy a nervy, ktoré riadia funkciu čreva a ktoré sú vyrobené z buniek rôzneho pôvodu.

„Jediný spôsob, ako získať všetku rozmanitosť buniek potrebných na vytvorenie funkčných orgánov, je vyvinúť systémy, v ktorých sú prítomné všetky prekurzorové bunky. Entity podobné embryu, ktoré sme vytvorili pomocou kmeňových buniek, poskytujú práve toto.“

Vývoj týchto plne funkčných biologických systémov si vyžaduje získať množstvo vecí, ako je správny typ bunky, priestorové umiestnenie a načasovanie bunkových signálov, aby sa dosiahol požadovaný výsledok. Syntetická obnova týchto zložitých procesov je možná len vďaka generáciám výskumu vývojovej biológie, vrátane výskumu tohto tímu. predchádzajúci výskum o zebričkách .

Na mnohých predchádzajúcich pokusoch sa stavalo. Chýbali veci ako napr celé typy tkanív , netvorili štruktúru hlavy , nedokázali správne zorganizovať tkanivá, alebo sa vyvinúť do embryonálneho štádia tzv gastrulácia .

Mnohé z týchto problémov zahŕňali potrebu priestorovo obmedziť vývojové chemické signály v rámci formujúceho sa embryoidu. Tento a kolegovia vyvinuli spôsob, ako to urobiť vo svojich experimentoch so zebričkami - vytvorením centier pre signalizačné chemikálie, ktoré poskytujú bunkovým zhlukom zmysel pre smer - dozadu a dopredu, hlavu a chvost.

Potom mohli ovládať načasovanie, veľkosť a silu týchto signálov.

Ich práca teraz vyvrcholila v týchto zázračne fungujúcich myších embryách so všetkými normálnymi ranými vrstvami embryonálneho tkaniva. Správne organizované bunky a tkanivá sú správne usporiadané okolo embryoidného prekurzora miechy (notochord), vrátane vývoja tráviaceho, svalového, nervového a obehového systému a tlčiaceho srdca.

Avšak embryoidu stále chýbajú časti mozgu a tím má podozrenie, že to môže byť spôsobené chemickým signálom, ktorý bunkám oznamuje, že sú na konci zadku (tzv. morfogén WNT ) príliš ďaleko.

'S technikami, ktoré sme vyvinuli, by sme mali byť schopní v určitom bode manipulovať s molekulárnymi signálmi, ktoré riadia tvorbu embryí, a to by malo viesť k vytvoreniu embryí podobných entít obsahujúcich všetky tkanivá a orgány vrátane predného mozgu,' povedal Bernard Thisse.

Vedci dúfajú, že sa naučia, ako plne kontrolovať a manipulovať embryoidný vývoj, a myslia si, že sa môže stať silným nástrojom na štúdium chorôb.

„Vyrobenie rôznych tkanív nám umožňuje dúfať, že vedecká komunita bude schopná vybudovať orgány so správnou vaskularizáciou, inerváciou a interakciou s inými tkanivami,“ Christine Thisse povedal .

„Je to nevyhnutné na to, aby sme jedného dňa mohli vyrábať funkčné ľudské náhradné orgány v miske. Tým by sa prekonal nedostatok orgánov na transplantácie.“

Ich výskum bol publikovaný v r Prírodné komunikácie .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.