Wykorzystując komórki macierzyste naukowcy wyhodowali przypominającą ludzki embrion strukturę, która odtwarza pierwsze etapu rozwoju człowieka. Ma ona pozwolić na badanie procesów postawania krwi i opracowanie spersonalizowanych terapii jej chorób.
Struktura przypomina embrion człowiek
Zespół z University of Cambridge (Wielka Brytania) wykorzystał ludzkie komórki macierzyste do stworzenia struktury przypominającej embrion człowieka. Odtwarza ona niektóre procesy zachodzące w prawdziwym embrionie, na wczesnych etapach rozwoju, m.in. wytwarza macierzyste komórki krwi, z których mogą powstać zarówno czerwone, jak i białe krwinki.
Struktura ta, nazwana hematoidem, różni się jednak od prawdziwych embrionów człowieka pod wieloma względami i nie może się w nie przekształcić – brakuje jej kilku tkanek oraz struktur wspomagających, takich jak pęcherzyk żółtkowy i łożysko, niezbędnych do dalszego rozwoju.
Produkcja krwi
Może mieć jednak liczne ważne zastosowania badawcze: może pomóc w lepszym zrozumieniu procesu powstawania krwi we wczesnym rozwoju człowieka, pozwolić na symulowanie zaburzeń krwi, takich jak białaczka, oraz w wytwarzaniu komórek macierzystych krwi do przeszczepów.
Ponadto komórki macierzyste użyte do wytworzenia hematoidów można uzyskać z dowolnej komórki ciała. Oznacza to, że ta metoda może mieć w przyszłości ogromny potencjał w medycynie spersonalizowanej, umożliwiając produkcję krwi w pełni zgodnej z organizmem danego pacjenta.
„To był ekscytujący moment, gdy na szalce pojawił się krwistoczerwony kolor – był widoczny gołym okiem. Nasz nowy model odtwarza w laboratorium rozwój krwi płodowej człowieka. Rzuca to nowe światło na to, jak komórki krwi naturalnie powstają podczas embriogenezy, a jednocześnie stwarza możliwości medyczne testowania leków, badania wczesnego rozwoju krwi i układu odpornościowego oraz modelowania chorób krwi, takich jak białaczka” – mówi dr Jitesh Neupane, autor pracy opublikowanej w piśmie „Cell Reports”, cytowany w materiałach prasowych.
Badacze wyjaśniają, że nowy model ludzkiego zarodka odtwarza zmiany komórkowe zachodzące na wczesnych etapach rozwoju człowieka, gdy zaczynają się formować narządy i układ krwionośny.
Pojawiły się komórki serca
Już drugiego dnia powstające struktury samoczynnie zorganizowały się w trzy warstwy zarodkowe – ektodermę, mezodermę i endodermę, które stanowią podstawę planu budowy ludzkiego ciała i są kluczowe dla formowania wszystkich narządów i tkanek, w tym krwi. Do ósmego dnia pojawiły się komórki serca. Trzynastego dnia zespół zaobserwował czerwone ślady krwi.
Naukowcy opracowali także metodę pokazującą, że komórki macierzyste krwi w hematoidach mogą różnicować się w różne typy komórek krwi, w tym wyspecjalizowane komórki odpornościowe, takie jak limfocyty T.
Naprawa uszkodzonych tkanek
Komórki krwi odpowiadają komórkom, które w typowym embrionie powstałyby w 4-5 tygodniu rozwoju. Naukowcy podkreślają, że model powstał z uwzględnieniem wszystkich zasad dotyczących bioetyki.
„Ten model to potężne, nowe narzędzie do badania rozwoju krwi we wczesnym ludzkim embrionie. Choć jest jeszcze na wczesnym etapie, możliwość wytwarzania ludzkich komórek krwi w laboratorium to znaczący krok w kierunku przyszłych terapii regeneracyjnych wykorzystujących komórki pacjenta do naprawy i odtwarzania uszkodzonych tkanek” – podkreśla prof. Azim Surani, współautor dokonania.
