Gastrulacija, proces gde se embrion reorganizuje iz šuplje sfere u višeslojnu strukturu, smatra se „crnom kutijom“ ljudskog razvoja. To je zato što se ljudski embrioni obično ne uzgajaju duže od 14 dana zbog bioetičkih razloga, a gastrulacija se javlja između 17 i 21 dana nakon oplodnje.
Pored toga, trenutni modeli matičnih ćelija koji oponašaju gastrulaciju nisu bili u stanju da uključe neophodna ekstraembrionalna tkiva koja stvaraju žumančanu kesu i placentu.
U studiji koja se pojavila u časopisu Cell, istraživači su objavili novu metodu za razvoj „peri-gastruloida“, strukture nalik embrionu koja uključuje jedno od potpornih tkiva, žumančanu vreću, koja nedostaje u prethodnim modelima.
„Dok su neintegrisani modeli ljudske gastrulacije i rane organogeneze razvijeni iz pripremljenih ljudskih pluripotentnih matičnih ćelija, ovim modelima nedostaju ekstraembrionalne ćelije koje igraju vitalnu ulogu u uzorku embriona i morfogenezi“, kaže stariji autor Jun Vu, biolog matičnih ćelija na Univerzitetu Teksas Southwestern Medical Center.
„Prisustvo i embrionalnog i ekstraembrionalnog tkiva omogućava istraživačima da ispitaju interakcije između epiblasta, amniona i žumančane kese tokom gastrulacije – poduhvat koji je ranije bio nedostižan kod ljudi. Peri-gastruloid sa strukturom nalik embrionalnom disku. Zasluge: Cell Liu et al.
Umesto najčešće korišćenih prajmerizovanih pluripotentnih matičnih ćelija, metod istraživača je koristio proširene pluripotentne matične ćelije (EPSC). Ranije je pokazano da se ove ćelije diferenciraju u embrionalno i ekstraembrionalno tkivo kod miševa.
Dodavanjem odgovarajućih faktora rasta ljudskim EPSC-ima, oni su se diferencirali u ove dve vrste tkiva. Ćelije su se zatim samoorganizovale u strukture koje su ličile na ljudski embrion, koji istraživači nazivaju „perigastruloidi“.
Ekstraembrionalna tkiva oslobađaju hemijske signale koji usmeravaju razvoj embriona, što omogućava ovim peri-gastruloidima da imitiraju nekoliko važnih procesa koji se smatraju delom ovog perioda razvoja crne kutije. 3D prikazivanje peri-gastruloida i njegovih komponenti. Zasluge: Cell Liu et al.
Peri-gastruloidi razvijaju amnionsku šupljinu u kojoj žive embrioni i šupljine žumančane kese koje obezbeđuju snabdevanje embriona krvlju. Pored toga, peri-gastruloidi pokazuju rane znake organogeneze, kao što je neurulacija, što označava sam početak razvoja centralnog nervnog sistema.
Istraživački tim izveštava da je njihov metod efikasan i ponovljiv. U onome što smatraju malim ispitivanjem, uspeli su da generišu stotine peri-gastruloida.
„Moć ovog modela proizilazi iz njegove sposobnosti da iskoristi izuzetan kapacitet samoorganizovanja ljudskih EPSC-a uz minimalnu spoljnu intervenciju“, kaže Vu. Time-lapse prikazuje migraciju ćelija u peri-gastruloidima. Zasluge: Cell Liu et al.
Tim napominje da peri-gastruloidi nisu održivi zbog isključenja trofoblasta koji stvaraju placentu, što pomaže da se ublaži etička zabrinutost ovog istraživanja. Ovaj projekat je sledio međunarodne smernice za istraživanje matičnih ćelija i odobrio ga je Odbor za nadzor matičnih ćelija UT Southwestern-a.
