Putovanje života počinje jednom jedinom oplođenom jajnom ćelijom i kulminira stvaranjem složenog organizma koji se sastoji od bezbroj specijalizovanih ćelija. Ipak, ključno pitanje koje je dugo intrigiralo biologe bilo je kako da razotkriju misterije oko početnih faza razvoja života.
U svojoj potrazi za razumevanjem prvih nedelja postojanja, istraživači su se okrenuli sintetičkim modelima embriona.
Kako je sve počelo?
Rad tima na Kembridž-Kaltek univerzitetima još uvek nije objavljen u naučnim časopisima. Umesto toga, profesorka Magdalena Żernicka-Goetz sa univerziteta Kembridž i Kaltek ga je predstavila na godišnjoj konferenciji Međunarodnog društva za istraživanje matičnih ćelija (International Society for Stem Cell Research) u Bostonu.
Ova studija predstavlja nastavak prethodnih pokušaja generisanja sintetičkih embriona koristeći matične ćelije miševa i majmuna. U ranijim studijama, istraživački tim Żernicka-Goetz i konkurentska grupa sa Instituta Vajcman u Izraelu pokazali su da se matične ćelije miševa mogu usmeriti da autonomno organizuju u strukture koje liče na embrione u ranim fazama. Te strukture su sadržale rudimentarni crevni trakt, početne formacije mozga, pa čak i srce koje pulsira.
Nakon toga usledila je trka da se ova vrsta istraživanja proširi na modele ljudskih embriona, i više timova je uspešno repliciralo najranije faze ljudskog razvoja. Ovaj revolucionarno dostignuće predstavlja prvi primer uspešnog stvaranja sintetičkog ljudskog embriona korišćenjem ljudskih matičnih ćelija.
Motiv za istraživanje
Trenutno ne postoji mogućnost upotrebe sintetičkih embriona u kliničke svrhe. Implantiranje takvih embriona u matericu pacijentkinje bilo bi protiv zakona, a i ostaje neizvesno da li ove strukture imaju sposobnost da napreduju i sazrevaju izvan početnih faza razvoja.
Izvor: Little Angel IVF
Glavni motiv za ovakvo istraživanje je težnja naučnika da razotkriju misterije koje se kriju iza faze razvoja poznate kao „crna kutija“. Dobila naziv jer trenutni propisi dozvoljavaju naučnicima da uzgajaju embrione u laboratoriji najviše 14 dana. Nakon tog perioda, istraživači se oslanjaju na ultrazvučne preglede trudnoće i donirane embrione kako bi stekli uvid u kasnije faze razvoja.
Ovi modeli, dobijeni iz pojedinačnih embrionalnih matičnih ćelija, uspešno su dostigli početnu fazu razvoja poznatu kao gastrulacija. Tokom ove faze, embrion prolazi kroz proces transformisanja gde prvobitno susedni ćelijski sloj počinje da se diferencira u različite ćelijske loze, uspostavljajući osnovne ose tela.
Ideja je da, ako zaista modeliramo normalni embrionalni razvoj čoveka koristeći matične ćelije, možemo dobiti mnogo informacija o tome kako započinjemo razvoj, šta može poći po zlu, a da pritom ne koristimo rane embrione u istraživanju.
Robin Lovell-Badge, Francis Crick Institute in London, za Gardian
Iako ovi modeli još uvek nisu razvili srce, creva ili strukture ranog mozga u ovoj fazi, pokazali su prisustvo primordijalnih ćelija koje služe kao preteče jajnih ćelija i spermatozoida.
Model embriona sa ćelijama srca
Još jedno revolucionarno istraživanje sprovedeno je na Institutu Gurdon pri Univerzitetu Kembridž. Samo nekoliko dana nakon što je profesorka Żernicka-Goetz predstavila rad svog tima na konferenciji u Bostonu, naučnici sa Instituta Gurdon su razvili sintetički model ljudskog embriona sa otkucajima srca i tragovima krvi.
Koristeći ljudske matične ćelije i zaobilazeći potrebu za oplodnjom, sintetički model je uspešno replicirao određene ćelije i strukture uočene u trećoj i četvrtoj nedelji trudnoće. Međutim, za razliku od modela Żernicka-Goetz, ovaj model je namerno konstruisan tako da mu nedostaju tkiva odgovorna za formiranje placente i žumančane kese prirodnog embriona. Kao rezultat toga, nedostaje mu teoretski mogućnost da se razvije u fetus.
Najnoviji model embriona uspešno imitira neke od najnaprednijih karakteristika koje su do sada primećene. Ovo uključuje prisustvo ćelija srčanog mišića, što je prekretnica koja se obično javlja oko 23. dana kod prirodnog embriona. Model takođe pokazuje indikacije krvi, što se obično javlja tokom četvrte nedelje embrionalnog rasta.
Značaj ovakvih istraživanja
Osim što pružaju novi način za stvaranja početnih faza života, ova dva napretka mogu imati značajnu primenu u različitim medicinskim poljima. Kao što smo već napomenuli, ovakav napredak u razvoju pruža jedinstvenu priliku da se dešifruju osnovni mehanizmi različitih genetskih poremećaja i stekne uvid u faktore koji dovode do ponavljanja pobačaja.
Izvor: AZCentral
Model embriona stvoren veštačkim putem bi takođe mogao pomoći farmaceutskoj industriji da proceni uticaj određenih lekova na embrione. Pored toga, može poslužiti kao dragoceno sredstvo za istraživanje potencijalnih veza između gestacijskog dijabetesa i srčanih abnormalnosti kod novorođenčadi.
Jedno je sigurno, ovakva istraživanja su samo zagrebala površinu; postoji još toliko toga što se treba otkriti. Oba otkrića predstavljaju fundamentalne prekretnice, a novootkrivena sposobnost stvaranja sintetičkih modela pruža naučnicima jedinstvenu priliku da steknu dragocen uvid u embrionalne procese koje je ranije bilo teško posmatrati.
Ipak, određeni etički izazovi i strogi propisi oko istraživanja ljudskih embriona mogu biti prepreka naučnim istraživanjima u ovoj oblasti.
Sporna pitanja
Brzi napredak u ovoj oblasti nauke skrenuo je pažnju na sve veći jaz između naučnih dostignuća i postojećih propisa. Naučnici u Velikoj Britaniji i drugim zemljama proaktivno preduzimaju korake da uspostave smernice koje će regulisati istraživanje sintetičkih embriona, prepoznajući potrebu da se pozabave etičkim i pravnim razmatranjima koja su se pojavila kao rezultat ovog razvoja.
Ako je cela namera da ovi modeli budu slični normalnim embrionima, onda ih tretirati na isti način. Trenutno to nije slučaj u zakonodavstvu. Ljudi su zabrinuti zbog ovoga.
Robin Lovell-Badge, Francis Crick Institute in London, za Gardian
Još jedno ključno pitanje koje ostaje bez odgovora je da li ove strukture imaju kapacitet da se razviju u žive organizme. U eksperimentu sa sintetičkim embrionima dobijenim od miševa, prijavljeno je da ćelije imaju ogromnu sličnost sa prirodnim embrionima. Međutim, njihova umetanje u ženke miševa nije rezultiralo razvojem živih životinja.
U aprilu ove godine, naučnici u Kini su stvorili sintetičke embrione koristeći ćelije majmuna i umetnuli ih u materice odraslih majmunica. Dok je nekoliko njih pokazalo rane znake trudnoće, nijedna nije napredovala nakon nekoliko dana. Istraživači nisu sigurni da li je ograničenje u postizanju naprednijeg razvoja samo usled tehničkih prepreka ili potiče od osnovnih bioloških faktora.
