Il corpo umano e tutta la sua complessità nascono da un piccolo insieme di cellule che si dividono e si trasformano in diversi tipi di tessuti. Ma esattamente come ciò avvenga è difficile da studiare perché gli embrioni sono nascosti all’interno delle loro madri.
Alcuni embrioni vengono donati alla scienza da individui che hanno subito la fecondazione in vitro, ma questi embrioni sono limitati nella disponibilità e da rigide norme etiche e legali.
Il modello umano simile all’embrione al quarto giorno di sviluppo. Credito immagine: Università di Cambridge
Di conseguenza, gli scienziati si sono rivolti a modelli di laboratorio per studiare il processo: modelli simili a embrioni realizzati sia con topi che con cellule staminali umane, piuttosto che con ovuli e sperma.
Ora, riportando sul diario Natura, Magdalena Zernicka-GoetzBren Professore di Biologia e Ingegneria Biologica al Caltech, e i suoi colleghi hanno generato un modello simile a un embrione umano che imita gli aspetti della seconda settimana di sviluppo umanoun tempo dopo che gli embrioni vengono impiantati nell’utero.
Questi modelli non sono entità viventi che possono crescere in embrioni reali, ma possono offrire spunti su come si sviluppano gli embrioni, difetti e malattie umane, perché alcune gravidanze falliscono e possono persino portare a nuovi modi per sviluppare organi sintetici per i trapianti.
“Il nostro modello simile all’embrione umano, creato interamente da cellule staminali umane pluripotenti, ci dà accesso alla struttura in via di sviluppo in una fase che normalmente ci è nascosta a causa dell’impianto del minuscolo embrione nel grembo materno”, ha affermato Zernicka-Goetz , che sta trasferendo il suo laboratorio al Caltech dal Dipartimento di Fisiologia, Sviluppo e Neuroscienze dell’Università di Cambridge, dove è stato svolto il lavoro.
Magdalena Zernicka-Goetz. Credito immagine: Simon Zernicki-Glover
“Questo entusiasmante sviluppo ci consente di manipolare i geni per comprendere i loro ruoli di sviluppo in un sistema modello. Questo ci consentirà di testare la funzione di fattori specifici, cosa difficile da fare nell’embrione naturale”, afferma Zernicka-Goetz, che è anche membro della facoltà affiliata al Caltech’s Tianqiao e Chrissy Chen Institute for Neuroscience.
Oggi è stato annunciato che Zernicka-Goetz è stato selezionato come il destinatario del 2023 Ogawa-Yamanaka Stem Cell Prizepremiata da Gladstone Institutes e sostenuta da Cell Press, per il suo lavoro pionieristico volto a sviluppare i primi modelli embrionali derivati da cellule staminali integrate, ricerca che ha iniziato 10 anni fa.
Questi modelli integrati combinano cellule staminali sia embrionali che extraembrionali, che sono quelle cellule che si sviluppano in strutture che supportano un embrione in crescita, come la placenta e il sacco vitellino.
I modelli sono stati sviluppati in modo più completo in una serie di articoli pubblicati tra il 2017 e il 2021, durante i quali il suo team ha creato modelli simili a embrioni di topo dalle cellule staminali embrionali ed extraembrionali.
Ricerca biotecnologica in laboratorio – foto illustrativa. Credito immagine: CDC tramite Unsplash
Nel 2022 loro e altri scienziati hanno dimostrato che questi i modelli murini potrebbero svilupparsi ulteriormente per formare progenitori di tutte le regioni del cervello, midollo spinale, tubo intestinale, cellule germinali primordiali e, per di più, i modelli avevano cuori pulsanti.
I nuovi modelli simili a embrioni umani non sono così avanzati come le loro controparti murine – non contengono strutture simili a cuori pulsanti, per esempio – ma contengono sia tessuti embrionali che extraembrionali, che normalmente si svilupperebbero per formare la placenta, il tuorlo sacco e il sacco amniotico.
I nuovi modelli sviluppano anche cellule germinali primordiali, le cellule che diventano spermatozoi e ovuli negli esseri umani viventi. In effetti, questa è la prima volta che le cellule germinali primordiali sono state create in un modello contenente tessuti sia embrionali che extraembrionali come avviene nello sviluppo naturale.
“In laboratorio, siamo molto interessati a come i tessuti embrionali ed extraembrionali interagiscono e si modellano a vicenda per consentire alle cellule di differenziarsi e all’embrione di svilupparsi correttamente. È importante sottolineare che ci sono diversi tipi di cellule nell’uomo che non sono presenti o sono specificati in modo diverso nel topo, e questo nuovo modello ci permette di studiarli”, afferma Bailey Weatherbee dell’Università di Cambridge, che ha co-condotto lo studio con Carlos Gantner dell’Università di Cambridge.
Analisi del campione in un laboratorio di biotecnologie – foto illustrativa. Immagine gratuita tramite Pixabay
I ricercatori affermano che una chiave del loro nuovo modello è la mancanza di quelli che vengono chiamati fattori esogeni, segnali chimici che vengono spesso aggiunti a un modello simile a un embrione in un piatto per innescare cambiamenti nello sviluppo. Nel nuovo modello simile all’embrione, le cellule in crescita producevano da sole le sostanze chimiche che innescavano i cambiamenti. Ciò significa che il sistema si è comportato più vicino a ciò che accade in un grembo umano.
“La mancanza di questi fattori esogeni apre davvero la possibilità di studiare come questi tessuti – i tessuti embrionali ed extraembrionali – dialogano naturalmente tra loro”, afferma Gantner.
“Questa interazione tissutale è incredibilmente importante e pensiamo che fallisca in una percentuale di gravidanze che portano alla loro perdita”.
Esistono regolamenti chiari che disciplinano i modelli di embrioni umani basati su cellule staminali e i comitati etici devono prima approvare tutti i ricercatori che svolgono lavori di modellazione di embrioni. Le riviste richiedono la prova di questa revisione etica prima di accettare articoli scientifici per la pubblicazione. Il laboratorio di Zernicka-Goetz detiene queste approvazioni.
Scritto da Whitney Clavin
Fonte: Caltech
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
