Un embrione da cellule staminali

Ha cervello, cuore pulsante ed altri organi

I ricercatori dell’Università di Cambridge hanno creato embrioni modello da cellule staminali di topo che formano un cervello, un cuore pulsante e le basi di tutti gli altri organi del corpo: una nuova strada per ricreare le prime fasi della vita.

Il team, guidato dalla professoressa Magdalena Zernicka-Goetz, ha sviluppato il modello dell’embrione senza uova o sperma e ha invece utilizzato le cellule staminali, le cellule principali del corpo, che possono svilupparsi in quasi tutti i tipi di cellule del corpo

I ricercatori hanno imitato i processi naturali in laboratorio guidando i tre tipi di cellule staminali presenti nel primo sviluppo dei mammiferi al punto in cui iniziano a interagire. Inducendo l’espressione di un particolare insieme di geni e stabilendo un ambiente unico per le loro interazioni, i ricercatori sono stati in grado di far “parlare” le cellule staminali tra loro.

Le cellule staminali si sono auto-organizzate in strutture che sono progredite attraverso le fasi di sviluppo successive fino a quando non hanno avuto il cuore pulsante e le basi del cervello, così come il sacco vitellino dove l’embrione si sviluppa e da cui riceve i nutrienti nelle prime settimane. A differenza di altri embrioni sintetici, i modelli sviluppati da Cambridge hanno raggiunto il punto in cui l’intero cervello, inclusa la parte anteriore, ha iniziato a svilupparsi.

Questo è un ulteriore punto di sviluppo rispetto a qualsiasi altro modello derivato da cellule staminali.

Il team afferma che i loro risultati, il risultato di oltre un decennio di ricerca che ha portato progressivamente a strutture simili a embrioni sempre più complesse e riportati oggi sulla rivista Nature, potrebbero aiutare i ricercatori a capire perché alcuni embrioni falliscono mentre altri continuano a svilupparsi in una sana gravidanza. Inoltre, i risultati potrebbero essere utilizzati per guidare la riparazione e lo sviluppo di organi umani sintetici per il trapianto.

“Il nostro modello di embrione di topo non solo sviluppa un cervello, ma anche un cuore pulsante, tutti i componenti che compongono il corpo”, ha affermato Zernicka-Goetz, professore di sviluppo dei mammiferi e biologia delle cellule staminali presso il Dipartimento di Fisiologia, Sviluppo di Cambridge e Neuroscienze, aggiungendo:

“È semplicemente incredibile che siamo arrivati ​​così lontano. Questo è stato il sogno della nostra comunità per anni e per un decennio uno degli obiettivi principali del nostro lavoro, e alla fine ce l’abbiamo fatta”.

Affinché un embrione umano si sviluppi con successo, è necessario un “dialogo” tra i tessuti che diventeranno l’embrione e i tessuti che collegheranno l’embrione alla madre. Nella prima settimana dopo la fecondazione, si sviluppano tre tipi di cellule staminali: una alla fine diventerà i tessuti del corpo e le altre due supporteranno lo sviluppo dell’embrione.

Uno di questi tipi di cellule staminali extraembrionali diventerà la placenta, che collega il feto alla madre e fornisce ossigeno e sostanze nutritive; e il secondo è il sacco vitellino, dove l’embrione cresce e da dove riceve i suoi nutrienti durante il primo sviluppo.

Molte gravidanze falliscono nel momento in cui i tre tipi di cellule staminali iniziano a inviarsi segnali meccanici e chimici l’uno all’altro, che dicono all’embrione come svilupparsi correttamente.

“Così tante gravidanze falliscono in questo periodo, prima che la maggior parte delle donne si renda conto di essere incinta”, ha detto Zernicka-Goetz, che è anche professore di biologia e ingegneria biologica al Caltech. “Questo periodo è la base per tutto il resto che segue in gravidanza. Se va male, la gravidanza fallirà”.

Negli ultimi dieci anni, il gruppo della professoressa Zernicka-Goetz a Cambridge ha studiato queste prime fasi della gravidanza, per capire perché alcune gravidanze falliscono e altre hanno successo.

“Il modello dell’embrione con cellule staminali è importante perché ci dà accessibilità alla struttura in via di sviluppo in una fase che normalmente ci è nascosta a causa dell’impianto del minuscolo embrione nell’utero della madre”.