Stworzono zarodki bez poczęcia – i bez naruszania tabu

Utarło się, że komórki macierzyste ssaków mają nieograniczone zdolności do tworzenia wszystkich komórek ciała. Przekonanie to dotyczy szczególnie zarodkowych komórek macierzystych uzyskiwanych z wewnętrznej masy komórkowej tworzącej w trakcie rozwoju ciało przyszłego osobnika – z wnętrza tzw. blastocysty. Ale te zdolności mają pewne ograniczenia, których mechanizmy nie są jeszcze do końca poznane.

Wyjątkiem jest na przykład różnicowanie w komórki tkanek wchodzących w skład łożyska i błony płodowej tworzącej pęcherzyk żółtkowy (zapewniających kontakt pomiędzy zarodkiem i organizmem matki oraz gromadzących pokarm dla zarodka) – w komórki tzw. trofoblastu i zewnątrzzarodkowej endodermy.

Badaczka demonstruje, że kontakty międzykomórkowe mają niebagatelną wagę

Ten z pozoru drobny szczegół powoduje, że nie można uzyskać w pełni rozwiniętego zarodka z samych zarodkowych komórek macierzystych otrzymanych rutynowo z wewnętrznej masy komórek zarodkowych blastocysty. Rola trofoblastu i endodermy pozazarodkowej okazuje się niezwykle istotna – nie tylko dla zapewnienia prawidłowego kontaktu zarodka z organizmem matki, ale i dla jego formowania.

Grupa naukowa prof. Magdaleny Żernickiej-Goetz z University of Cambridge w Wielkiej Brytanii, California Institute of Technology w Pasadenie w Kalifornii i z Allen Discovery Center for Cell Lineage Tracing w Seattle w USA dokonała właśnie odkrycia demonstrującego wagę kontaktów międzykomórkowych w rozwoju zarodkowym myszy. Szczegóły tego przełomowego doświadczenia opisuje w „Nature“.

Naukowcy połączyli ze sobą trzy rodzaje komórek macierzystych pochodzących z zarodka myszy: zarodkowe komórki macierzyste z wewnętrznej masy komórek zarodkowych blastocysty, trofobalstyczne komórki macierzyste i indukowane komórki macierzyste endodermy pozazarodkowej. Weszły one spontanicznie w interakcje umożliwiające rozwój zarodkowy bardzo podobny do naturalnego. Naukowcy hodowali takie całkowicie sztucznie uzyskane zarodki w laboratorium do kolejnych stadiów rozwojowych (gastrulacji, neurulacji i organogenezy).

„Sztuczne” zarodki rozwijają się podobnie jak uzyskane przez zwykłe zapłodnienie

Co najważniejsze – u takich „sztucznych“ zarodków formujących się na zasadzie samoorganizacji komórek naukowcy nie obserwowali zasadniczych różnic w rozwoju w porównaniu z zarodkami uzyskanymi przez zwykłe zapłodnienie. To zaś sprawa pierwszorzędnej wagi, gdyż nieuporządkowany rozwój zarodka, nawet jeśli komórki tworzą odpowiednie tkanki, nie wystarcza do prawidłowego uformowania całego przyszłego organizmu. Braki w uporządkowaniu rozwoju obserwowano, gdy próbowano stworzyć takie zarodki przy użyciu jednego lub dwóch ze wspomnianych trzech typów komórek macierzystych.

Odkrycie to ma ogromne znaczenie dla zrozumienia molekularnych mechanizmów rozwoju ssaków – między innymi dla zarodków ludzkich, które najprawdopodobniej kierują się podobnymi prawami. Jeśli ta nowa metoda badawcza okaże się uniwersalna, to usunie główne wątpliwości natury etycznej i religijnej blokujące rozwój embriologii człowieka. Otworzy możliwości prowadzenia badań nad biologią ludzkich zarodków bez konieczności uśmiercania zarodków poczętych w procesie naturalnego zapłodnienia lub zapłodnienia in vitro.

Co więcej, taki sposób uzyskiwania zarodków ludzkich do badań gwarantuje nieograniczoną liczbę zarodków. A to drugi czynnik hamujący – poza religijnym tabu – rozwój molekularnej embriologii człowieka.