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Cientistas de Cambridge criaram um modelo derivado de células-tronco do embrião humano em laboratório, reprogramando células-tronco humanas. A descoberta pode ajudar na pesquisa de distúrbios genéticos e na compreensão de por que e como as gestações falham.
Publicado hoje na revista Naturezaeste modelo de embrião é uma estrutura tridimensional organizada derivada de células-tronco pluripotentes que replicam alguns processos de desenvolvimento que ocorrem nos primeiros embriões humanos.
O uso de tais modelos permite a modelagem experimental do desenvolvimento embrionário durante a segunda semana de gravidez. Eles podem ajudar os pesquisadores a obter conhecimento básico sobre as origens do desenvolvimento de órgãos e células especializadas, como esperma e óvulos, e facilitar a compreensão da perda precoce da gravidez.
“Nosso modelo semelhante a um embrião humano, criado inteiramente a partir de células-tronco humanas, nos dá acesso à estrutura em desenvolvimento em um estágio que normalmente fica oculto de nós devido à implantação do minúsculo embrião no útero da mãe”, disse a professora Magdalena Zernicka- Goetz no Departamento de Fisiologia, Desenvolvimento e Neurociência da Universidade de Cambridge, que liderou o trabalho.
Ela acrescentou: “Este desenvolvimento emocionante nos permite manipular os genes para entender suas funções de desenvolvimento em um sistema modelo. Isso nos permitirá testar a função de fatores específicos, o que é difícil de fazer no embrião natural”.
No desenvolvimento humano natural, a segunda semana de desenvolvimento é um momento importante quando o embrião se implanta no útero. Este é o momento em que muitas gestações são perdidas.
O novo avanço permite que os cientistas perscrutem o misterioso período de ‘caixa preta’ do desenvolvimento humano – geralmente após a implantação do embrião no útero – para observar processos nunca observados diretamente antes.
Compreender esses processos iniciais de desenvolvimento tem o potencial de revelar algumas das causas de doenças e defeitos congênitos humanos e desenvolver testes para isso em mulheres grávidas.
Até agora, os processos só podiam ser observados em modelos animais, usando células de zebrafish e camundongos, por exemplo.
Atualmente, as restrições legais no Reino Unido impedem a cultura de embriões humanos naturais no laboratório após o dia 14 de desenvolvimento: esse limite de tempo foi definido para corresponder ao estágio em que o embrião não pode mais formar um gêmeo.
Até agora, os cientistas só conseguiram estudar esse período do desenvolvimento humano usando embriões humanos doados. Esse avanço pode reduzir a necessidade de embriões humanos doados em pesquisas.
Zernicka-Goetz diz que, embora esses modelos possam imitar aspectos do desenvolvimento de embriões humanos, eles não podem e não irão se desenvolver para o equivalente ao estágio pós-natal dos humanos.
Na última década, o grupo de Zernicka-Goetz em Cambridge estudou os primeiros estágios da gravidez, a fim de entender por que algumas gestações falham e outras são bem-sucedidas.
Em 2021 e depois em 2022, sua equipe anunciou em Célula de Desenvolvimento, Natureza e Célula Célula Tronco jornais que eles finalmente criaram embriões modelo a partir de células-tronco de camundongos que podem se desenvolver para formar uma estrutura semelhante ao cérebro, um coração pulsante e as fundações de todos os outros órgãos do corpo.
Os novos modelos derivados de células-tronco humanas não têm cérebro ou coração batendo, mas incluem células que normalmente formariam o embrião, a placenta e o saco vitelino, e se desenvolveriam para formar os precursores das células germinativas (que formarão o esperma). e ovos).
Muitas gestações falham no ponto em que esses três tipos de células orquestram a implantação no útero e começam a enviar sinais mecânicos e químicos uns aos outros, que dizem ao embrião como se desenvolver adequadamente.
Existem regulamentos claros que regem os modelos baseados em células-tronco de embriões humanos e todos os pesquisadores que fazem trabalhos de modelagem de embriões devem primeiro ser aprovados por comitês de ética. Os periódicos exigem comprovação dessa revisão ética antes de aceitar artigos científicos para publicação. O laboratório de Zernicka-Goetz detém essas aprovações.
“É contra a lei e os regulamentos da FDA transferir quaisquer modelos semelhantes a embriões para uma mulher para fins reprodutivos. Estas são células humanas altamente manipuladas e sua tentativa de uso reprodutivo seria extremamente perigosa”, disse o Dr. Insoo Hyun, diretor do Centro de Ciências da Vida e Aprendizagem Pública no Museu de Ciências de Boston e membro do Centro de Bioética da Harvard Medical School.
Zernicka-Goetz também ocupa cargo no California Institute of Technology e é NOMIS Distinguished Scientist e Scholar Awardee.
A pesquisa foi financiada pelo Wellcome Trust and Open Philanthropy.
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