Poznaj sztuczne embriony nazywane niesamowitymi i spektakularnymi

Film przedstawiający rosnące zarodki syntetyczne Uniwersytet Michigan, Ann Arbor | Edytowane przez recenzję technologii MIT

Komórki macierzyste żyją tylko kilka dni, umieszczone między maleńkimi filarami na powierzchni mikroprzepływowego przedziału. Jednak w tym czasie film poklatkowy pokazuje, jak komórki mnożą się, zmieniają i organizują w puste kule.

Podążają za swoim ostatecznym programem — próbą przekształcenia się w embrion. I robią zadziwiająco dobrą robotę.

Dziś naukowcy z University of Michigan zgłaszają się że nauczyli się skutecznie wytwarzać realistyczne modele ludzkich embrionów z komórek macierzystych. Uważają, że postęp pozwoli im przetestować leki na płodność i zbadać najwcześniejsze fazy ciąży, ale wiąże się to również z nowymi problemami prawnymi i etycznymi.

Sztuczne embriony zostały stworzone przez nakłonienie komórek macierzystych do spontanicznego formowania maleńkich struktur w kształcie kuli, które obejmują początki worka owodniowego i wewnętrzne komórki embrionu (część, która miała stać się kończynami, głową i resztą ciała danej osoby). ), chociaż brakuje im tkanek potrzebnych do wytworzenia łożyska.

To niesamowite, jak bardzo przypomina ludzki embrion, mówi Alfonso Martinez Arias, genetyk z University of Cambridge, który jest zaznajomiony z odkryciami badań opublikowanymi dzisiaj w czasopiśmie Nature. Ten jest szczególnie spektakularny.

Na razie naukowcy twierdzą, że nie są to prawdziwe embriony i nie mają zdolności do przemiany w osobę. Jednak w miarę jak podobne badania posuwają się naprzód w Europie i Chinach, pojawiają się pytania o to, jak blisko naukowcy są naprawdę od syntetycznego stworzenia żywotnych ludzkich embrionów w swoich laboratoriach.

Jak dotąd zespoły były w stanie nakłonić komórki macierzyste do podsumowania kilku kluczowych wczesnych etapów podróży zarodka, takich jak tworzenie zaczątków tkanki nerwowej i plemników lub komórek jajowych oraz podejmowanie wczesnych decyzji, takich jak to, co będzie głową zwierzęcia, a co będzie. bądź ogonem (patrz 10 Przełomowe technologie 2018: Sztuczne zarodki).

Te opracowane przez zespół z Michigan, którym kierowali bioinżynier Jianping Fu i biolog Deborah Gumucio, mogły żyć tylko cztery dni i nie zawierały wszystkich typów komórek potrzebnych do zakwalifikowania się jako prawdziwy zarodek, jak wiadomo wszczepiający się zarodek i prawdopodobnie będą mieć inne nieprawidłowości i ograniczenia.

Ale naukowcy uważają, że może nie minąć dużo czasu, zanim będą mogli zsyntetyzować w laboratorium embriony, które są prawie nie do odróżnienia od naturalnie powstałych. Już teraz badania nad sztucznymi embrionami myszy posunęły się do punktu, w którym naukowcy przenoszą je na surogatki płci żeńskiej i próbują stworzyć żywe zwierzęta, choć jeszcze im się to nie udało.

Problem polega na tym, że gdyby naukowcy mogli wytwarzać ludzkie embriony w laboratorium, ktoś mógłby użyć systemów do generowania genetycznie zmodyfikowanych ludzi, scenariusz dystopijny podobny do centralnych wylęgarni opisanych w powieści Odważny nowy świat .

W grudniu zeszłego roku Martinez Arias dołączył do Fu i kilku innych, którzy napisali wstępniak wezwała organy regulacyjne do zezwolenia na badania naukowe z modelami, ale wprowadziła prawny zakaz używania ich w celu rozpoczęcia ciąży. Apelujemy do organów regulacyjnych o zakaz używania jednostek opartych na komórkach macierzystych do celów reprodukcyjnych, powiedzieli.

Fu mówi, że tylko ktoś szalony próbowałby stworzyć osobę używającą syntetycznego embrionu. Jednak biorąc pod uwagę szybki postęp nauki, uważa, że ​​zakaz prawny jest ważny. Wielu naukowców próbuje przesuwać granice, a ludzie przekraczają granice. Jeśli pozwolisz naukowcom na samoregulację, tak właśnie wydarzyły się dzieci z edycją genów. Nie ufam samoregulacji, mówi Fu.

Oto jak to zrobili

Wiadomo, że komórki macierzyste pozostawione w naczyniu spontanicznie zamienią się w mięsień sercowy i zaczną bić. Ponadto istnieją podobne do kropelek organoidy mózgowe, które emitują fale elektryczne, oraz mini jelita, które można wykorzystać do sprawdzenia, czy leki działają.

Nowe badania idą dalej, skutecznie naśladując pierwsze dni rozwoju zarodka. Według raportu, zespół Fu umieścił poszczególne komórki macierzyste w maleńkich szczelinach na chipie mikroprzepływowym, a następnie dostarczył wskazówek chemicznych, które pomogły im zacząć się dzielić i przybierać kształt embrionu.

Zespół z Michigan, którego wstępne wyniki pojawiły się w wiadomościach w 2017 r., twierdzą teraz, że mogą sprawić, by komórki macierzyste zamieniły się w struktury podobne do embrionów w ponad 90% przypadków i że stworzył ich setki.

To nowy standard sterowalności, który czyni go platformą eksperymentalną, mówi Fu. Każdy kanał ma wiele komór i każdy może uwięzić małą kulkę pluripotencjalnych komórek macierzystych. Substancje chemiczne docierają tylko z jednej strony kuli, więc kiedy i gdzie komórki macierzyste są stymulowane, jest bardzo kontrolowane.

Dla biologów rozwoju — tych, którzy badają powstawanie ciał — systemy modelujące ludzki embrion są powodem do żywego podniecenia. Fu mówi, że zespoły w Japonii i Wielkiej Brytanii już używają mikroprzepływowego urządzenia Michigan, aby zbadać, w jaki sposób określone komórki w zarodku są oznaczane jako przyszłe plemniki lub komórki jajowe. Jeśli uda im się to ustalić, może to doprowadzić do stworzenia komórek rozrodczych dla osób, którym ich brakuje.

Zamieszanie finansowe

Szybki rozwój modeli embrionów stanowi wyzwanie dla National Institutes of Health, który nie jest pewien, czy może finansować tego typu badania, ponieważ prawo zabrania mu płacenia za eksperymenty z udziałem ludzkich embrionów. To prawo, poprawka Dickeya-Wickera, mówi, że każdy organizm ludzki zbudowany z komórek liczy się jako embrion.

Ponieważ nie jest oczywiste, co kwalifikuje się jako organizm — ten termin oznacza formę życia, ale nie jest zdefiniowane w prawie — agencja zaczęła przekazywać wnioski o granty od badaczy takich jak Fu do specjalnego komitetu sterującego ds. badań nad ludzkimi embrionami, obsadzonego przez urzędników agencji, którzy ustali, czy naruszyliby ustawę.

Nie mamy polityki finansowania, ale musimy oceniać każdy grant, który budzi obawy, mówi Carrie Wolinetz, zastępca dyrektora ds. polityki naukowej w NIH. Mogą powiedzieć, że [to] stanowi zbyt duże ryzyko prawne. Zgadza się, że pytanie brzmi, czy byty podobne do embrionów, takie jak te, które tworzy Fu, mogą stanowić organizm, czy nie, dodając, że jest to bardzo szybko rozwijający się obszar badań i nauki i chcemy go zrozumieć.

W tym celu NIH uczestniczy w jednodniowe warsztaty , planowany na początek przyszłego roku w National Academies w Waszyngtonie. Celem warsztatów jest próba zidentyfikowania różnic między systemami modelowymi zarodków ssaków a zarodkami ssaków w dobrej wierze. Ponadto Międzynarodowe Towarzystwo Badań nad Komórkami Macierzystymi, organizacja naukowa reprezentująca biologów komórek macierzystych, twierdzi, że zajmie się modelami laboratoryjnymi, dokonując przeglądu swoich wytycznych dla naukowców.

Polityka nie nadąża

Jak twierdzą naukowcy, zamieszanie związane z finansowaniem zostało spotęgowane przez ostatnie zmiany w polityce federalnej, które ograniczają pieniądze na badania związane z aborcją. W czerwcu Departament Zdrowia i Opieki Społecznej powiedział, że to się skończy wszystkie rządowe badania wykorzystujące tkankę płodową z elektywnych terminacji. Może nadal finansować naukowców akademickich, ale tylko po zaangażowanej ocenie etycznej.

W ramach obostrzeń, które w większości przypisywano polityce aborcyjnej, HHS powiedział, że będzie pracował nad zapewnieniem finansowania i przyspieszenia alternatyw dla tkanki płodowej oraz wskazał, że priorytetowo potraktowałby modele naśladujące embriony. Jednak gdy oddział PZH wydał zaproszenia do ubiegania się o pieniądze na opracowanie alternatyw dla tkanek płodowych w tym roku nabory w szczególności wykluczyły systemy modeli ludzkich embrionów wytworzone z komórek macierzystych.

Naukowcy twierdzą, że takie sprzeczności pokazują, że na finansowanie ma wpływ polityka. To dziwne – organoidy mózgu są w porządku, ale niejasno embrionalne rzeczy nie są, powiedział jeden z badaczy, który chciał mówić nieoficjalnie, ponieważ ma oczekujące granty.

W tym tygodniu w oddzielny raport , zespół z Rockefeller University opisał, w jaki sposób naśladowali grupy komórek, których organizacja jest podobna do wczesnej formacji mózgu, układu nerwowego i skóry miesięcznego zarodka. Na tym etapie embrion ludzki jest maleńką strukturą przypominającą krewetkę z maleńkimi zawiązkami kończyn.

Badacze Rockefellera, kierowani przez Erica Siggię i Ali Brivanlou, nazywają swoje struktury neuruloidami. Mówią, że z powodu trudności w uzyskaniu lub zbadaniu rzeczywistych ludzkich embrionów na tym wczesnym etapie uważają, że ich technologia jest jedynym praktycznym rozwiązaniem. Założyli firmę startową, Rumi Scientific, która planuje przebadać leki na neuruloidy pod kątem chorób takich jak choroba Huntingtona.

Siggia nazywa zmieniające się stanowiska rządu oznaką obecnego stanu zamieszania, gdy próbuje dowiedzieć się, co jest embrionem, a co nie. Ale mówi, że jego badania pozostają nienaruszone: Nic z tego nie spowalnia nas. Po prostu korzystamy z prywatnych środków.

ukryć