iBlastoid: «Ξεκλειδώνουν» τα μοριακά μυστήρια της πρώιμης ανθρώπινης ανάπτυξης. Meet the iBlastoid: A game-changer in unlocking the molecular mystery of early human life

Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ανθρώπινα κύτταρα για να φτιάξουν δομές που μιμούνται τα πρώτα στάδια ανάπτυξης, κάτι που λένε ότι θα ανοίξει το δρόμο για περισσότερη έρευνα χωρίς να χρειαστεί να ξεφύγουν από περιορισμούς στη χρήση πραγματικών εμβρύων. Scientists have discovered that they can generate induced blastoids, or iBlastoids, that emulate natural human blastoids. Because iBlastoids are built of reprogrammed skin cells, they represent research material that may come to be more readily available than natural human blastoids, which are typically donated to researchers following in vitro fertilization. The iBlastoid structures look like real human blastocysts. Credit: Monash University

Για πρώτη φορά στον κόσμο, δύο ανεξάρτητες διεθνείς επιστημονικές ομάδες ανακοίνωσαν ότι κατάφεραν να δημιουργήσουν -μέσω κυτταρικής καλλιέργειας στο εργαστήριο- μοντέλα του πρώιμου ανθρώπινου εμβρύου, της βλαστοκύστης, κάνοντας είτε χρήση κυττάρων του δέρματος ενηλίκων είτε πολυδύναμων βλαστικών κυττάρων. Το επίτευγμα που -και για τις δύο τεχνικές- χαρακτηρίζεται επαναστατικό, θα επιτρέψει, μεταξύ άλλων, την καλύτερη μελέτη των αιτιών της αποβολής στο αρχικό στάδιο της κύησης, καθώς επίσης των επιπτώσεων των φαρμάκων και τοξικών ουσιών στην ανάπτυξη του εμβρύου.

Professor Jose Polo in front of images of model embryos. Credit: Monash University

Στην πρώτη περίπτωση, οι ερευνητές από την Αυστραλία, τις ΗΠΑ, την Κίνα και τη Σιγκαπούρη, με επικεφαλής τον καθηγητή Χοσέ Πόλο του Ινστιτούτου Βιοϊατρικής Ανακάλυψης του αυστραλιανού Πανεπιστημίου Μόνας, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», αναπρογραμμάτισαν ανθρώπινα κύτταρα δέρματος (ινοβλάστες), ώστε να μετατραπούν σε μία τρισδιάστατη σφαιρική κυτταρική δομή, η οποία μοροφολογικά και μοριακά είναι παρόμοια (αν και όχι τελείως ίδια) με τη βλαστοκύστη του ανθρώπου, δηλαδή με το αρχικό -μόλις λίγων ημερών- στάδιο ανάπτυξης του εμβρύου.

A: The fertilisation process leading to human blastocyst; B: the process leading to human iBlastoids generated from skin cells.

Αυτό το εργαστηριακό μοντέλο εμβρύου, που ονομάστηκε iBlastoid, μπορεί πλέον να χρησιμοποιηθεί -αντί ενός κανονικού εμβρύου- για τη μελέτη της εμβρυϊκής βιολογίας. Μέχρι σήμερα ο μόνος τρόπος για να μελετηθούν οι πρώτες ημέρες του εμβρύου είναι από βλαστοκύστες που έχουν αποκτηθεί μέσω δωρεάς από τη διαδικασία της εξωσωματικής γονιμοποίησης, κάτι που περιορίζει τη διαθεσιμότητά τους. Πιο πρόσφατα, άλλοι επιστήμονες ανέπτυξαν δομές τύπου βλαστοκυστών σε ποντίκια, αλλά είναι η πρώτη φορά που κάτι ανάλογο γίνεται με τη χρήση ανθρώπινων κυττάρων.

«Τα iBlastoids θα επιτρέψουν στους επιστήμονες να μελετήσουν τα πολύ αρχικά βήματα της ανθρώπινης ανάπτυξης και μερικές από τις αιτίες της υπογονιμότητας, των εκ γενετής παθήσεων και της επίπτωσης των τοξινών και των ιών στα πρώιμα έμβρυα, χωρίς να χρειάζεται η χρήση ανθρώπινων βλαστοκυστών, επιταχύνοντας έτσι την κατανόησή μας και την ανάπτυξη νέων θεραπειών», δήλωσε ο δρ Πόλο.

Η υπογονιμότητα και η πρώιμη αποβολή του εμβρύου συμβαίνει μέσα στις πρώτες δύο εβδομάδες μετά τη σύλληψη, όταν οι γυναίκες δεν ξέρουν καν ότι είναι έγκυες. Αυτές οι «σιωπηλές» αποβολές πιθανώς αποτελούν ένα σημαντικό ποσοστό του συνολικού αριθμού αποβολών παγκοσμίως. Τα iBlastoids θα συμβάλουν, ώστε οι επιστήμονες να ρίξουν περισσότερο φως σε αυτές τις αφανείς αποβολές.

Two new papers describe the generation of so-called blastoids, which could avoid the use of embryonic cells and make studying early human development much more accessible. A human blastoid with nuclei labeled in blue, cell membranes in red, and cell junctions in green. CREDIT: COURTESY JUN WU LAB, UT SOUTHWESTERN

Στη δεύτερη μελέτη, που δημοσιεύθηκε επίσης στο «Nature», οι ερευνητές, με επικεφαλής τον δρα Τζουν Γου του Νοτιοδυτικού Ιατρικού Κέντρου του Πανεπιστημίου του Τέξας, ακολούθησαν μία διαφορετική στρατηγική, ξεκινώντας από ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα, για να αναπτύξουν στο εργαστήριο τρισδιάστατα βλαστοειδή σαν τις βλαστοκύστες. Τα εργαστηριακά βλαστοειδή μοιάζουν με τις ανθρώπινες βλαστοκύστες στη μορφολογία, στο μέγεθος, στον αριθμό των κυττάρων και στη σύνθεση. Τόνισαν, πάντως, ότι αυτά τα βλαστοειδή δεν είναι ισοδύναμα ακριβώς με τις βλαστοκύστες και δεν μπορούν να εξελιχθούν σε βιώσιμο ανθρώπινο έμβρυο.

Αναπόφευκτα, οι νέες έρευνες, οι οποίες χρειάζονται περίπου μία εβδομάδα για να καλλιεργήσουν στο εργαστήριο τα μοντέλα των βλαστοκυστών, εγείρουν ζητήματα βιοηθικής. Καθώς δεν υπάρχει νομικό προηγούμενο αναφορικά με την έρευνα σε μοντέλα βλαστοκυστών όπως τα iBlastoids και με δεδομένο ότι οι διεθνείς επιστημονικές οδηγίες είναι οι ανθρώπινες βλαστοκύστες να μην καλλιεργούνται στο εργαστήριο (in vitro) πέρα από τη 14η ημέρα της εμβρυικής ανάπτυξης, ο Πόλο και οι συνεργάτες του δεν καλλιέργησαν τα iBlastoids πέρα από την 11η ημέρα.

Σύντομα αναμένονται οι νέες καθοδηγητικές αρχές της Διεθνούς Εταιρείας για την Έρευνα σε Βλαστικά Κύτταρα και δεν είναι γνωστό κατά πόσο θα περιλαμβάνουν κάτι και για τις νέες βλαστοκύστες εργαστηρίου όπως τα iBlastoids.

Πηγές:   X. Liu et al., “Modelling human blastocysts by reprogramming fibroblasts into iBlastoids,” Nature, doi:10.1038/s41586-021-03372-y, 2021.- L. Yu et al., “Blastocyst-like structures generated from human pluripotent stem cells,” Nature, doi:10.1038/s41586-021-03356-y, 2021. -   https://lens.monash.edu/@medicine-health/2021/03/18/1382960/meet-the-iblastoid-a-game-changer-in-unlocking-the-molecular-mystery-of-early-human-life - https://www.newscientist.com/article/2271680-human-skin-cells-altered-to-mimic-early-stage-of-embryo-development/ - https://www.the-scientist.com/news-opinion/human-blastocyst-like-structures-made-in-the-lab-68552 - https://www.amna.gr/home/article/537337/Ta-prota-ston-kosmo-montela-proimou-anthropinou-embruou-dimiourgisan-oi-epistimones-sto-ergastirio-chrisimopoiontas-kuttara-dermatos-i-blastokuttara