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A gastrulação, processo pelo qual um embrião se reorganiza de uma esfera oca em uma estrutura de múltiplas camadas, é considerada uma “caixa preta” do desenvolvimento humano. Isso ocorre porque os embriões humanos normalmente não são cultivados por mais de 14 dias devido a preocupações bioéticas, e a gastrulação ocorre entre 17 e 21 dias após a fertilização. Além disso, os modelos atuais de células-tronco que imitam a gastrulação não foram capazes de incluir os tecidos extraembrionários necessários que dão origem ao saco vitelino e à placenta. Em um estudo publicado em 20 de julho na revista Célulaos pesquisadores relatam um novo método para desenvolver “peri-gastruloides”, uma estrutura semelhante a um embrião que inclui um dos tecidos de suporte, o saco vitelino, ausente nos modelos anteriores.
“Embora modelos não integrados de gastrulação humana e organogênese precoce tenham sido desenvolvidos a partir de células-tronco pluripotentes humanas, esses modelos carecem de células extraembrionárias que desempenham papéis vitais na padronização e morfogênese do embrião”, diz o autor sênior Jun Wu, biólogo de células-tronco da Universidade do Texas Southwestern Medical Center. “A presença de tecidos embrionários e extraembrionários permite aos pesquisadores examinar as interações entre o epiblasto, o âmnio e o saco vitelino durante a gastrulação – um esforço anteriormente inatingível em humanos”.
Em vez das células-tronco pluripotentes mais comumente usadas, o método dos pesquisadores usou células-tronco pluripotentes expandidas (EPSCs). Essas células já demonstraram se diferenciar em tecido embrionário e extraembrionário em camundongos. Ao adicionar os fatores de crescimento adequados às EPSCs humanas, elas se diferenciaram nesses dois tipos de tecidos. As células então se auto-organizam em estruturas que se assemelham ao embrião humano, que os pesquisadores chamam de “peri-gastruloides”.
Os tecidos extraembrionários liberam sinais químicos que orientam o desenvolvimento do embrião, o que permite que esses perigastruloides mimetizem vários processos importantes que são considerados parte desse período de caixa preta do desenvolvimento. Os perigastruloides desenvolvem a cavidade amniótica onde os embriões vivem e as cavidades do saco vitelino que fornecem suprimento sanguíneo aos embriões. Além disso, os perigastruloides apresentam sinais precoces de organogênese, como a neurulação, que marca o início do desenvolvimento do sistema nervoso central.
A equipe de pesquisa relata que seu método é eficiente e reprodutível. No que consideram um teste de pequena escala, eles conseguiram gerar centenas de peri-gastruloides. “O poder deste modelo decorre de sua capacidade de explorar a notável capacidade de auto-organização de EPSCs humanos com intervenção externa mínima”, diz Wu.
A equipe observa que os perigastruloides não são viáveis devido à exclusão dos trofoblastos que dão origem à placenta, o que ajuda a atenuar as preocupações éticas desta pesquisa. Este projeto seguiu as diretrizes internacionais de pesquisa com células-tronco e foi aprovado pelo Comitê de Supervisão de Células-Tronco da UT Southwestern.
Este trabalho foi financiado pela New York Stem Cell Foundation e pela American Society for Reproductive Medicine Research Institute.
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