„Modele embrionów” kwestionują prawne, etyczne i biologiczne koncepcje „embrionów”

Tymczasem zespół Hanny w Izraelu hodował modele embrionów myszy w podobny sposób, jak opisali w artykule w Komórka który ukazał się na krótko przed artykułem grupy Zernickiej-Goetz. Modele Hanny również były wykonane wyłącznie z embrionalnych komórek macierzystych, z których niektóre zostały genetycznie nakłonione do przekształcenia się w komórki TSC i XEN. „Cały zarodek wypełniony syntetycznymi narządami, w tym błony pozazarodkowe, można wygenerować, zaczynając tylko od naiwnych pluripotencjalnych komórek macierzystych” – powiedziała Hanna.

Modele zarodków Hanny, podobnie jak te wykonane przez Zernicką-Goetz, przeszły przez wszystkie oczekiwane wczesne stadia rozwojowe. Po 8,5 dnia miały prymitywny kształt ciała, z głową, zawiązkami kończyn, sercem i innymi narządami. Ich ciała były przyczepione do pseudo-łożyska wykonanego z TSC za pomocą kolumny komórek przypominającej pępowinę.

„Te modele zarodków bardzo dobrze podsumowują naturalną embriogenezę” – powiedziała Zernicka-Goetz. Główne różnice mogą wynikać z nieprawidłowego ukształtowania się łożyska, które nie może stykać się z macicą. Niedoskonałe sygnały z wadliwego łożyska mogą zaburzać zdrowy wzrost niektórych struktur tkanki embrionalnej.

Bez lepszego substytutu łożyska „okaże się, jak daleko rozwiną się te struktury” – powiedziała. Dlatego uważa, że ​​kolejnym dużym wyzwaniem będzie przeprowadzenie modeli zarodków przez etap rozwoju, który normalnie wymaga łożyska jako interfejsu dla układów krążenia matki i płodu. Nikt jeszcze nie znalazł sposobu na zrobienie tego in vitro, ale mówi, że jej grupa nad tym pracuje.

Hanna przyznał, że był zaskoczony tym, jak dobrze modele embrionów rozwijały się poza gastrulacją. Dodał jednak, że po 12 latach pracy nad tym „jesteś podekscytowany i zaskoczony każdym kamieniem milowym, ale w ciągu jednego lub dwóch dni przyzwyczajasz się do tego i przyjmujesz to za pewnik i skupiasz się na kolejnym celu”.

Jun Wu, biolog zajmujący się komórkami macierzystymi z University of Texas Southwestern Medical Center w Dallas, był również zaskoczony, że modele embrionów wykonane z samych embrionalnych komórek macierzystych mogą zajść tak daleko. „Fakt, że mogą tworzyć struktury przypominające zarodki z wyraźną wczesną organogenezą, sugeruje, że możemy uzyskać pozornie funkcjonalne tkanki ex utero, oparte wyłącznie na komórkach macierzystych” – powiedział.

W dalszej części artykułu okazuje się, że modele embrionów nie muszą być hodowane z dosłownych embrionalnych komórek macierzystych – to znaczy komórek macierzystych zebranych z rzeczywistych embrionów. Można je również wyhodować z dojrzałych komórek pobranych od ciebie lub ode mnie i regresować do stanu przypominającego komórki macierzyste. Możliwość takiego „odmładzania” dojrzałych typów komórek było rewolucyjnym odkryciem japońskiego biologa Shinya Yamanaki, które przyniosło mu udział w Nagrodzie Nobla z 2012 roku w dziedzinie fizjologii lub medycyny. Takie przeprogramowane komórki nazywane są indukowanymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi i są wytwarzane przez wstrzyknięcie dojrzałym komórkom (takim jak komórki skóry) kilku kluczowych genów aktywnych w embrionalnych komórkach macierzystych.

Jak dotąd, indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste wydają się być w stanie zrobić prawie wszystko, co mogą zrobić prawdziwe embrionalne komórki macierzyste, w tym wyhodować struktury przypominające zarodki in vitro. I ten sukces wydaje się zrywać ostatnie istotne połączenie między modelami embrionów a prawdziwymi embrionami: nie potrzebujesz zarodka, aby je stworzyć, co stawia je w dużej mierze poza obowiązującymi przepisami.

Rosnące organy w laboratorium

Nawet jeśli modele zarodków wykazują niespotykane dotąd podobieństwo do prawdziwych zarodków, nadal mają wiele niedociągnięć. Nicolas Rivron, biolog zajmujący się komórkami macierzystymi i embriolog z Instytutu Biotechnologii Molekularnej w Wiedniu, przyznaje, że „modele embrionów są prymitywne, niedoskonałe, nieefektywne i nie mają zdolności do powstania żywego organizmu”.

Wskaźnik niepowodzeń w przypadku rosnących modeli zarodków jest bardzo wysoki: mniej niż 1 procent początkowych skupisk komórek dociera bardzo daleko. Subtelne nieprawidłowości, w większości obejmujące nieproporcjonalne rozmiary narządów, często je tłumią, powiedziała Hanna. Wu uważa, że ​​potrzeba więcej pracy, aby zrozumieć zarówno podobieństwa do normalnych zarodków, jak i różnice, które mogą wyjaśniać, dlaczego modele zarodków myszy nie były w stanie rosnąć dłużej niż 8,5 dnia.