We weten allemaal hoe menselijke voortplanting werkt: sperma ontmoet ei, bevruchte eicel begint zijn reis, verandert in een menselijk embryo, wordt dan een foetus en uiteindelijk een baby.

Maar wat als jongen en meisje niet de enige manier is?

Vorige week, twee studies in NATUUR torpedeerde het klassieke verhaal van het begin van het leven. Twee onafhankelijke teams brachten gewone huidcellen samen tot een levend cluster dat leek op een bevruchte menselijke eicel - en de allereerste stadia van een zich ontwikkelend menselijk embryo.

Voor alle duidelijkheid: de teams hebben geen kunstmatig embryo ontworpen dat zich zou kunnen ontwikkelen tot een levensvatbare baby. Ze repliceerden eerder wat er gebeurt tijdens de eerste vier dagen nadat een eicel is bevrucht; het ontwikkelt zich tot een bal van cellen die een blastocyst wordt genoemd, het eerste station naar een volledig gevormde baby.

Hoewel ze niet verder kwamen dan het blastocyststadium, zijn beide modellen verreweg de meest complete replica's van een vroeg menselijk embryo tot nu toe. Ze bevatten niet alleen cellen die uitgroeien tot een baby, maar ook alle ondersteunende structuren. Binnen slechts 10 dagen in een Jello-achtige incubator vertoonden de reverse-engineered cellen eigenschappen die verbazingwekkend veel leken op hun natuurlijke tegenhangers. De kunstmatige embryo's genereerden bijvoorbeeld cellen die de placenta vormen, wat cruciaal is voor een levensvatbaar embryo dat zich in theorie verder of zelfs tot de geboorte zou kunnen ontwikkelen.

"Het is het eerste complete model van het vroege menselijke embryo," zei Dr. Jianping Fu aan de Universiteit van Michigan, die niet bij de studie betrokken was, maar een begeleidend schrijven schreef perspectieven stuk​ "Dit is een belangrijke mijlpaal."

Deze onderzoeken bieden een nieuw venster op de eerste dagen van de zwangerschap en kunnen inzicht geven in voorheen onverklaarbare onvruchtbaarheid of zwangerschapsverlies zonder te experimenteren met menselijke embryo's.

Toch baart de verfijning van deze cellen zorgen. Omdat de kunstmatige embryo's op verschillende manieren verschillen van de natuurlijke, verwachten wetenschappers voorlopig niet dat ze kunnen uitgroeien tot complete embryo's. Naarmate de technologieën verder verfijnen, wordt het misschien mogelijk om voor langere tijd kunstmatige menselijke embryo's te laten groeien, waardoor de technologie op ramkoers komt te staan ​​met debatten over het begin van het leven.

De onbekenden van menselijke ontwikkeling

De eerste 14 dagen van het bouwen van een mens zijn een mysterie.

Wetenschappers weten dat tijdens een zwangerschap een bevruchte eicel zich rond dag vier ontwikkelt tot een blastocyst en vervolgens rond dag acht implanteert. Rond deze tijd gebeurt er iets 'magisch' in de blastocyst, waardoor het cellen produceert die uiteindelijk uitgroeien tot de placenta, en andere die aanleiding geven tot een foetus.

Het probleem? Deze eerste fase is ongelooflijk moeilijk te bestuderen. Tot dusverre vertrouwden wetenschappers op weggegooide menselijke embryo's in het laboratorium - vaak van IVF-outcasts - die volgens ethische richtlijnen tot 13 dagen kunnen worden gekweekt. Dit weefsel is moeilijk te vinden, en in dit stadium, zei Dr. Jun Wu van het University of Texas Southern Medical Center, is het proto-embryo “in wezen een zwarte doos. '

Wetenschappers hebben eerder geprobeerd de eerste dagen van ontwikkeling te repliceren met behulp van muizenembryo's. In 2018, een ploeg kweekten soortgelijke blastocysten uit stamcellen van muizen - een bewonderenswaardige inspanning, maar geen perfect model aangezien muizen en mensen verschillende ontwikkelingstrajecten doorlopen.

Hoe ze het deden

De twee nieuwe studies vertegenwoordigen de eerste keer dat wetenschappers in staat zijn geweest om blastocyst-achtige structuren van menselijke cellen te maken.

In één studie begon Dr. Jose Polo van Monash University met een eerder gepubliceerd recept​ Hier worden huidcellen voorzichtig afgeschraapt en ondergedompeld in een chemische soep die ze terugbrengt naar een stamcelachtige toestand, wat betekent dat ze weer het vermogen krijgen om andere soorten cellen te maken. Van daaruit worden de pseudo-stamcellen (iPSC's genoemd) ondergedompeld in een voedzame vloeistof in een petrischaal. Het vonk van inzicht van het team kwam toen ze zich realiseerden dat de cellen na drie weken begonnen te vertakken in een potpourri van drie verschillende celtypen die in vroege menselijke embryo's werden aangetroffen - iets wat je zelden eerder zag.

Geïnspireerd bracht het team de cellen vervolgens ter ondersteuning over in een 3D-jello-achtig kweeksysteem. Vreemd genoeg begonnen de cellen zichzelf te assembleren met een eigen geest. "Wat volledig verrassend was, is dat wanneer je ze samenvoegt, ze zichzelf organiseren", zei Polo.

Het vreemde "cellen, assembleer" -moment zette het team ertoe aan om hun genetica te analyseren. Tot schrik van de onderzoekers ontdekten ze dat deze vroege embryo-achtige structuren, genaamd "iBlastoids", een vergelijkbare organisatie en celcomponent hadden als hun natuurlijke tegenhanger. Eén laag werd bijvoorbeeld bevolkt door cellen met een genetische signatuur die hen bestemde als onderdeel van een placenta. Anderen leken opmerkelijk veel op cellen die zich uiteindelijk tot een hele foetus ontwikkelen.

De iBlastoid zag er in zekere zin uit als een normale blastocyst nadat hij in de baarmoeder was geïmplanteerd - zonder veel onderzoek van de onderzoekers.

In de andere paper gebruikte het team een ​​mix van menselijke cellen en stamcellen om een ​​zogenaamde 'menselijke blastoïde' te ontwikkelen. Net als bij de vorige studie waren de kunstmatige embryo's van vergelijkbare grootte en vorm als hun natuurlijke tegenhangers en hadden ze een vergelijkbaar genetisch profiel. Met behulp van een test die lijkt op implantatie in een baarmoeder maar in een kweekschaal, hechtten de blastoïden zich vast en bleven ze zich ontwikkelen, waarbij sommige zich reorganiseerden in structuren die de volgende ontwikkelingsfase nabootsen.

Reageerbuis baby's?

Ondanks hun griezelige gelijkenis met het echte werk, benadrukken de auteurs voorlopig dat blastoïden nog niet het echte werk zijn. Sommige van hun cellagen lijken niet erg goed te vormen, en sommige hebben celtypen die er niet zouden moeten zijn. Een efficiëntie van 10 procent bij een succesvolle conversie van huid naar blastoïde doet elke wetenschapper ook huiveren.

Toch kunnen deze problemen allemaal worden overwonnen, en het potentieel van blastoïden is voor experts niet verloren gegaan. Ondanks tekortkomingen zijn het de eerste "menselijke embryomodellen die zijn afgeleid van gekweekte cellen" en "alle stamcellen" hebben voor de groei van een foetus, zei Fu. Voor het eerst kunnen we mogelijke oorzaken van onvruchtbaarheid of zwangerschapsverlies testen met een veel hogere doorvoer, die vervolgens verder kan worden geverifieerd.

"Je zou 1,000 of 10,000 iBlastoids kunnen gebruiken om iets te ontdekken, en dan zou je die ontdekking kunnen gaan testen in drie blastocysten," zei Poloshirt.

Naarmate de technologie verder wordt geoptimaliseerd, kan de lastige vraag naar de identiteit van een blastoïde echter niet worden genegeerd. Op welk punt moeten ze, gezien hun gelijkenis met het echte, als gekloonde menselijke embryo's worden behandeld? Is het ethisch om ze te vernietigen? Momenteel mogen menselijke embryo's 14 dagen internationaal in het laboratorium groeien. Zijn die regels van toepassing?

Vooruitblikkend gaat het debat zelfs nog verder. Wetenschappers werken al jaren aan het herprogrammeren van huidcellen tot voortplantingscellen in een poging om paren te helpen die anders niet zwanger kunnen worden. Gezonde muizen zijn al geboren van huidcellen omgezet in eicellen. Hoewel ver weg, zetten de huidige onderzoeken een stap in die richting.

Een aparte studie vorige week toonde aan dat het mogelijk is om een ​​muizenfoetus door de helft van zijn dracht te laten groeien een kunstmatige baarmoeder—Een record voor zoogdieren, en een record dat de voortplanting verder distantieert van het eeuwenoude verhaal van “sperma ontmoet ei”. Kunnen we op een dag een menselijke baby klonen met behulp van iemands huidcellen, en deze dan in een kunstmatige baarmoeder laten groeien zonder enige gelijkenis met natuurlijke voortplanting? Zouden wij?

Krediet van het beeld: Monash University

Coinsmart. Beste Bitcoin-beurs in Europa
Bron: https://singularityhub.com/2021/03/23/scientists-created-an-art Artificial-early-embryo-from-human-skin-cells/