Svelare i segreti dello sviluppo umano: embrioni sintetici derivati ​​da cellule staminali offrono intuizioni e applicazioni rivoluzionarie

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Con un risultato rivoluzionario, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Jacob Hanna presso il Weizmann Institute of Science è riuscito a generare con successo modelli completi di embrioni umani da cellule staminali coltivate in laboratorio.

Questi modelli di embrioni sintetici, cresciuti fuori dall’utero fino al 14° giorno, mostrano tutte le strutture complesse e i compartimenti caratteristici di questa fase di sviluppo, tra cui la placenta, il sacco vitellino, il sacco coriale e altri tessuti esterni.

Questo significativo progresso racchiude un immenso potenziale per vari campi di ricerca, come gli studi sull’infertilità, i test farmacologici, il trapianto di tessuti e l’acquisizione di informazioni sulle prime fasi dello sviluppo embrionale.

La sfida di studiare lo sviluppo embrionale precoce

Le prime fasi dello sviluppo embrionale sono state a lungo avvolte nel mistero a causa di vincoli etici e tecnici. Studiare questo periodo cruciale si è rivelato impegnativo, soprattutto perché è difficile accedere e osservare questi primi eventi nel grembo materno. Tuttavia, queste prime settimane sono fondamentali per determinare la crescita e lo sviluppo futuri di un essere umano.

Come spiega la Prof. Hanna: “Il dramma è nel primo mese, i restanti otto mesi di gravidanza sono soprattutto tanta crescita”. Nonostante la sua importanza, questo primo mese rimane un territorio in gran parte inesplorato nella nostra comprensione dello sviluppo embrionale.

Finora la comunità scientifica non disponeva di mezzi etici e accessibili per esaminare questa fase cruciale.

Creazione di embrioni umani sintetici

Il team del Prof. Hanna si è basato sui precedenti successi ottenuti nella generazione di modelli di embrioni di topo basati su cellule staminali sintetiche. In questa ricerca pionieristica, gli scienziati non si sono basati su ovuli fecondati o su un utero naturale. Hanno invece iniziato con cellule staminali pluripotenti provenienti da origini diverse, comprese cellule epiteliali adulte e linee di cellule staminali umane in coltura.

Queste cellule staminali pluripotenti, capaci di differenziarsi in vari tipi cellulari, sono state poi riprogrammate in uno “stato ingenuo”, analogo al settimo giorno dello sviluppo embrionale umano naturale quando avviene l’impianto.

I ricercatori hanno diviso le cellule in tre gruppi, ciascuno trattato con sostanze chimiche specifiche per attivare i geni associati allo sviluppo dei tessuti essenziali necessari per sostenere l’embrione: placenta, sacco vitellino o mesoderma extraembrionale (che crea il sacco corionico). In condizioni attentamente controllate, queste cellule formavano grumi e circa l’1% si auto-organizzava in strutture complete simili a embrioni.

Liberare il potenziale codificato internamente

Uno degli aspetti più notevoli di questa ricerca è che le strutture sintetiche simili a embrioni, chiamate SEM, si sono sviluppate autonomamente al di fuori dell’utero per otto giorni, raggiungendo uno stadio di sviluppo equivalente al 14° giorno nello sviluppo embrionale umano.

Questa fase segna l’acquisizione delle strutture interne necessarie per l’ulteriore sviluppo negli organi del corpo.

Notevole somiglianza strutturale

Quando i ricercatori hanno confrontato l’organizzazione interna dei loro modelli embrionali derivati ​​da cellule staminali con gli atlanti di embriologia classica degli anni ’60, hanno fatto una scoperta sorprendente. I modelli mostravano una sorprendente somiglianza strutturale con gli embrioni umani naturali nella fase corrispondente. Ogni compartimento e struttura di supporto non solo era presente, ma era anche nella dimensione, forma e posizione corrette. Anche le cellule responsabili della produzione degli ormoni della gravidanza erano attive, come confermato da un risultato positivo in un test di gravidanza commerciale.

Sbloccare nuove vie di ricerca

Questi modelli sintetici di embrioni umani offrono un mezzo rivoluzionario per studiare lo sviluppo embrionale iniziale. La ricerca ha il potenziale per aprire numerose strade in vari ambiti:

  • Comprensione dei difetti congeniti e dell’infertilità: i modelli possono essere utilizzati per indagare le cause dei difetti congeniti e dei tipi di infertilità che spesso hanno origine nelle prime settimane di gravidanza, fornendo informazioni sul fallimento precoce della gravidanza.
  • Test antidroga: i ricercatori possono utilizzare questi modelli per studiare gli effetti dell’esposizione a farmaci o altre sostanze sullo sviluppo fetale, eliminando la necessità di esperimenti su embrioni vivi.
  • Tessuti e organi trapiantati: la tecnologia può portare allo sviluppo di nuove tecniche per la coltivazione di tessuti e organi da trapiantare, affrontando la carenza di organi donatori.

Conclusione

La creazione di modelli completi di embrioni umani a partire da cellule staminali segna una pietra miliare significativa nella ricerca scientifica. Questi modelli, coltivati ​​in laboratorio e cresciuti fino al 14° giorno, imitano da vicino lo sviluppo degli embrioni umani naturali. La loro autenticità e accessibilità forniscono un modo etico per esplorare le prime fasi critiche dello sviluppo embrionale, facendo luce su processi finora sfuggenti.

Questa svolta promette di far progredire la nostra comprensione dello sviluppo umano, offrendo soluzioni innovative per l’infertilità, i test farmacologici e la crescita dei tessuti per i trapianti, rispettando al contempo gli standard etici di ricerca.


link di riferimento: https://wis-wander.weizmann.ac.il/life-sciences/human-embryo-models-grown-stem-cells

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