Στην αρχή της ανάπτυξης, τα ανθρώπινα έμβρυα σχηματίζουν μια δομή που ονομάζεται βλαστοκύστη. Δύο ερευνητικές ομάδες έχουν πλέον δημιουργήσει ανθρώπινες δομές τύπου βλαστοκύστης από κύτταρα σε ένα τρυβλίο, παρέχοντας ένα πολύτιμο μοντέλο για την προώθηση και ανάπτυξη της ανθρώπινης εμβρυολογίας.

Η σωστή κατανόηση της πρώιμης ανθρώπινης ανάπτυξης είναι ζωτικής σημασίας εάν θέλουμε να βελτιώσουμε τις τεχνολογίες υποβοηθούμενης αναπαραγωγής και να αποτρέψουμε την απώλεια εγκυμοσύνης και τα γενετικά ελαττώματα. Ωστόσο, η μελέτη της πρώιμης ανάπτυξης είναι μια πρόκληση και αυτό γιατί λίγα ανθρώπινα έμβρυα είναι διαθέσιμα, αλλά περισσότερο διότι η έρευνα υπόκειται σε σημαντικούς ηθικούς και νομικούς περιορισμούς. Η ανάδυση νέων τεχνικών που χρησιμοποιούν κύτταρα που καλλιεργούνται in vitro για την κατασκευή μοντέλων εμβρύων θηλαστικών ανοίγει συνεπώς συναρπαστικές ευκαιρίες. Δύο επιστημονικά άρθρα στο Nature σημειώνουν τώρα σημαντικές προόδους σε αυτόν τον τομέα, καταδεικνύοντας πως ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα ή κύτταρα που επαναπρογραμματίζονται από ενήλικους ιστούς μπορούν να προκληθούν ώστε να αυτο-οργανωθούν σε ένα τρυβλίο, σχηματίζοντας δομές που μοιάζουν με πρώιμα ανθρώπινα έμβρυα. Αυτό είναι και το πρώτο ολοκληρωμένο μοντέλο ανθρώπινου εμβρύου που περιέχει τύπους κυττάρων που σχετίζονται με όλες τις ιδρυτικές κυτταρικές σειρές του εμβρύου, καθώς και τους ιστούς υποστήριξής του.

Τα πρώτα in vitro μοντέλα για τον σχηματισμό βλαστοκύστης χρησιμοποιώντας καλλιεργημένα κύτταρα (δομές γνωστές ως βλαστοειδή) χρησιμοποίησαν βλαστικά κύτταρα ποντικού που αντιστοιχούν στα βλαστοκύτταρα που βρέθηκαν στον επιβλάστη, τον τροφοβλάστη και το πρωτόγονο ενδόδερμα στη βλαστοκύστη ποντικού. Ωστόσο, η δημιουργία παρόμοιων βλαστοειδών από ανθρώπινα κύτταρα δεν έχει επιτευχθεί μέχρι τώρα. Προηγούμενα μοντέλα πρώιμης ανθρώπινης ανάπτυξης χρησιμοποίησαν ανθρώπινα βλαστικά κύτταρα αναπτυξιακά παρόμοια με τα μεταεμφυτευτικά, προ-γαστρεντερικά επιβλαστικά κύτταρα. Ως εκ τούτου, αν και τα κύτταρα αυτά θα μπορούσαν να προσομοιάσουν ορισμένα στάδια της ανθρώπινης ανάπτυξης μετά την εμφύτευση, δεν είχαν γενεαλογίες/ιδρυτικές σειρές που σχετίζονται με το τροφθοδερμικό, τον υποβλάστη ή και τα δύο.

Στα εν λόγω επιστημονικά άρθρα ο Yu και οι συνεργάτες του, αλλά και ο Liu ξεκίνησαν είτε με ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα, τα οποία προέρχονται από ανθρώπινες βλαστοκύστες, είτε από επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα, τα οποία δημιουργούνται από ενήλικα κύτταρα. Είναι σημαντικό ότι και οι δύο αυτοί τύποι βλαστικών κυττάρων είναι αναπτυξιακά παρόμοιοι με τα κύτταρα επιβλαστών στην βλαστοκύστη και μπορούν επίσης να προκαλέσουν γενεαλογίες που σχετίζονται με άλλες περιοχές-κλειδιά του εμβρυικού κυττάρου. Πειράματα έγιναν και με ινοβλάστες από ενήλικες οι οποίοι επαναπρογραμματίστηκαν δίνοντας τελικώς και κύτταρα με προφίλ γονιδιακής έκφρασης παρόμοια με εκείνα των κυττάρων του επιβλάστη, του τροφωτοδερμίου και του υποβλάστη. Όλα αυτά μαζί με τα επακόλουθα πειράματα έλαβαν χώρα σε ειδικά τρισδιάστατα τρυβλία με τα ανθρώπινα βλαστοειδή να εμφανίζονται περίπου στις 6-8 μέρες καλλιέργειας. Τα βλαστοειδή αυτά είχαν και παρόμοιες ιδιότητες με τα αγρίου τύπου κύτταρα αλλά και πολύ κοντινά μοριακά και γενετικά προφίλ.

Μαζί, τα δεδομένα των ομάδων δείχνουν ότι τα ανθρώπινα βλαστοειδή είναι πολλά υποσχόμενα in vitro μοντέλα για την προεμφύτευση και την πρόωρη ανάπτυξη βλαστοκύστεων μετά την εμφύτευση. Ωστόσο, υπάρχουν σημαντικοί περιορισμοί που πρέπει να ξεπεραστούν. Για παράδειγμα, η ανάπτυξη των βλαστοειδών είναι μη αποδοτική και ποικίλλει μεταξύ κυτταρικών σειρών που παράγονται από διαφορετικούς δότες και μεταξύ πειραμάτων. Επιπλέον, οι τρεις γενεές φαίνεται να αναπτύσσονται με ελαφρώς διαφορετικούς ρυθμούς σε μεμονωμένα βλαστοειδή, και η ανάπτυξη βλαστοειδών στο ίδιο πιάτο φαίνεται μη συγχρονισμένη. Η χωρική οργάνωση της σχετιζόμενης με τον υποβλάστη γενεαλογίας στα βλαστοειδή πρέπει να βελτιωθεί. Επιπλέον, τα βλαστοειδή περιέχουν άγνωστους κυτταρικούς πληθυσμούς που δεν ευρίσκονται στις αντίστοιχες φυσικές ανθρώπινες κυτταρικές σειρές. Ακόμη χρειάζεται περαιτέρω βελτιστοποίηση της καλλιέργειας και των πειραματικών συνθηκών για τη βελτίωση της καλλιέργειας μετά από εμφύτευση στα ανθρώπινα βλαστοειδή in vitro, έως το ισοδύναμο των 14 ημερών in vivo. Οι αυστηροί ηθικοί κανόνες εμποδίζουν την καλλιέργεια ανθρώπινων εμβρύων μετά από αυτό το στάδιο (των 14 ημερών), όταν και αρχίζουν να εμφανίζονται συγκεκριμένες δομές. Τα τρισδιάστατα συστήματα για την καλλιέργεια ανθρώπινων βλαστοκύστεων, τα οποία προωθούν αποτελεσματικά την ανάπτυξη μετά την εμφύτευση, θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη βελτίωση της ικανότητάς μας να καλλιεργούμε βλαστοειδή έως αυτό το όριο, διατηρώντας την κανονική αρχιτεκτονική τρισδιάστατου ιστού και τις χωρικές σχέσεις μεταξύ των διαφόρων κυτταρικών σειρών στα βλαστοειδή.

Τα ανθρώπινα βλαστοειδή είναι τα πρώτα μοντέλα ανθρώπινων εμβρύων που προέρχονται από κύτταρα καλλιεργημένα in vitro και που έχουν όλες τις βασικές κυτταρικές σειρές του εμβρύου και τους ιστούς υποστήριξής του. Καθώς τα πρωτόκολλα βελτιστοποιούνται, αυτά τα βλαστοειδή μιμούνται πιο στενά τις ανθρώπινες βλαστοκύστες. Κάτι τέτοιο θα οδηγήσει, αναπόφευκτα, σε βιοηθικά ερωτήματα. Ποια ακριβώς θα πρέπει να είναι η ηθική που θα σχηματιστεί προς τα ανθρώπινα βλαστοειδή και από τι κανόνες πρέπει αυτά να διέπονται; Πρέπει να ισχύει ο κανόνας των 14 ημερών; Αυτές οι ερωτήσεις θα πρέπει να απαντηθούν προτού προχωρήσει η έρευνα σχετικά με τα ανθρώπινα βλαστοειδή. Για πολλούς ανθρώπους, η μελέτη των ανθρώπινων βλαστοειδών θα αποδειχθεί λιγότερο ηθικά δύσκολη από τη μελέτη των φυσικών ανθρώπινων βλαστοκύστεων. Ωστόσο, άλλοι θα μπορούσαν να δουν την έρευνα στα ανθρώπινα βλαστοκύτταρα ως πρόδρομο για την κατασκευή ανθρώπινων εμβρύων. Έτσι λοιπόν, η συνεχής ανάπτυξη μοντέλων ανθρώπινων εμβρύων, συμπεριλαμβανομένων και των ανθρώπινων βλαστοειδών, απαιτεί δημόσιες συζητήσεις τύπου επιστημονικής σημασίας τέτοιων ερευνών, καθώς και των κοινωνικών και ηθικών ζητημάτων που αυτές εγείρουν.

Πηγή: Nature

Χρήστος Χατζόπουλος - Stagiaire EEB