Gli scienziati hanno stabilito un nuovo record per la crescita di embrioni di primati al di fuori dell’utero, come riportato nel numero di maggio della rivista Cell. Per la prima volta, gli embrioni di scimmia sono stati coltivati ​​in vitro 25 giorni dopo la fecondazione, raggiungendo traguardi chiave dello sviluppo non osservati in precedenza in coltura, compreso l’inizio dello sviluppo degli organi. Essere in grado di monitorare questi processi in laboratorio può essere un passo importante verso la comprensione dei difetti alla nascita e dello sviluppo degli organi negli esseri umani.

Comprendere lo sviluppo

Le prime fasi dello sviluppo di un animale, spesso indicate come sviluppo embrionale, comportano la transizione da una massa di cellule apparentemente insignificante a un organismo complesso e frammentato. Al termine dell’embriogenesi, le cellule iniziano a procedere verso la specializzazione e i sistemi di organi iniziano a formarsi. Nei mammiferi, questo processo si verifica tipicamente nel comfort e nella privacy dell’utero, rendendo difficile l’osservazione, anche con l’avvento dell’imaging avanzato. È difficile sperimentare fattori che possono influenzare lo sviluppo.

Tutto ciò ha portato i biologi evoluzionisti a cercare modi per far accadere questo processo in un piatto di coltura, aggirando queste limitazioni. Lo studio dello sviluppo embrionale umano è limitato da considerazioni etiche e legali. Mentre le linee guida specifiche possono variare da paese a paese, il risultato è un divieto quasi universale sugli embrioni umani conservati in laboratorio dopo 14 giorni, prima che si sia formato il progenitore del sistema nervoso. Questo dettaglio è di particolare importanza medica, poiché le irregolarità durante la formazione del sistema nervoso possono portare a una serie di condizioni che interessano la colonna vertebrale, il midollo spinale e il cervello, inclusa la spina bifida.

La maggior parte della nostra comprensione di questo processo deriva da studi su embrioni di topo e pollo.

Ma anche un topo è più di un salto, un salto e un salto lontano dagli umani sull’Albero della Vita; Sebbene siamo notevolmente simili in qualche modo, ci sono notevoli differenze nei tempi di sviluppo, attività genetica e persino la disposizione fisica del feto è diversa.

Altri cinque giorni

Due gruppi indipendenti di ricercatori, pubblicando articoli consecutivi, hanno tentato di colmare questa lacuna sviluppando un importante sistema per lo studio dello sviluppo embrionale. Utilizzo di embrioni fecondati di macachi (ripieno di macaca), Entrambi i gruppi sono stati in grado di coltivare embrioni di primati per 25 giorni dopo la fecondazione. Questo supera il record precedente di 20 giorni, consentendo ai ricercatori di visualizzare fasi più avanzate nello sviluppo degli organi.

Ogni gruppo ha sviluppato uno stile distinto, ma entrambi sono riusciti ad ottenere embrioni molto simili tra loro. nel grembo materno controparti di sempre. Una delle chiavi per raggiungere questo obiettivo era promuovere lo sviluppo tridimensionale del feto. Gli sforzi precedenti si basavano su condizioni di coltura 2D, che erano afflitte da un’eccessiva crescita dei tessuti e dall’eventuale collasso dell’embrione entro il giorno 20. Per risolvere questo problema, il team guidato da Hongmei Wang ha ottimizzato le condizioni di coltura in una sospensione liquida, mentre il gruppo di Tao Tan ha utilizzato supporti meccanici. . Entrambi gli approcci sembrano facilitare una corretta crescita 3D.

Il tasso di sopravvivenza dei feti al giorno 25 variava dal 20 al 40% circa, a seconda dello studio e delle misure utilizzate. Questo potrebbe non essere esattamente un successo efficiente e ad alto rendimento, ma è un enorme miglioramento rispetto alle tecnologie precedenti. È importante sottolineare che gli embrioni sopravvissuti fino a 25 giorni avevano molti dei tratti distintivi di nel grembo materno Embrione, come i tre strati di tessuto embrionale responsabili in ultima analisi della creazione dell’embrione (l’endoderma o rivestimento dell’intestino, l’ectoderma che forma la pelle e i nervi e il mesoderma, che è tutto il resto). I ricercatori hanno anche documentato prove di un’ulteriore organogenesi e della formazione del tubo neurale, che va a formare il cervello e il midollo spinale.

Tutto ciò costituisce un passo molto promettente verso un sistema tracciabile per studiare la formazione dell’embrione primario, ma le tecniche sono tutt’altro che perfette. Attualmente, i feti non sopravvivono oltre i 25 giorni in nessuno del gruppo di casi. Tuttavia, entrambi i gruppi hanno suggerito che una migliore combinazione di molecole di crescita e segnalazione, combinata con un’impalcatura meccanica più avanzata, può imitare meglio le condizioni in utero e preservare gli embrioni nelle fasi successive dello sviluppo.

cellula2023. DOI: 10.1016/j.cell.2023.04.019E 10.1016/j.cell.2023.04.020

Lita Kacsoh ha conseguito un master in salute pubblica presso la Emory University e un dottorato in biologia molecolare presso la Dartmouth Medical School. Quando non scrive, probabilmente la troverai mentre legge o beve caffè.