I scientisti anu riplicatu u prucessu naturali di u sviluppu di l'embrioni di i mammiferi in u laboratoriu finu à u puntu di sviluppu di u cervellu è u core. Utilizendu e cellule staminali, i circadori anu creatu embrioni sintetici di mouse fora di l'utru chì ricapitulanu u prucessu naturali di sviluppu in u ventre finu à u ghjornu 8.5. Questu hè un passu impurtante in a biologia sintetica. In u futuru, questu guidà i studii nantu à l'embrioni sintetici umani, chì à u turnu puteva usher in u sviluppu è a produzzione di sintetici urgani per i pazienti in attesa di trasplante.
Un embriione hè generalmente intesu cum'è un stadiu di sviluppu intermediu in u fenomenu naturale sequenziale di ripruduzzione iniziatu da u sperma chì scontra un ovulu per furmà un zigote, chì si divide per diventà un embrione. embrijuni, seguitatu in seguitu da u sviluppu in un fetu è un novu natu à a fine di a gestazione.
Avanzamenti in a cellula embrionale trasferimentu nucleari vistu l'esempiu di saltà u passu di fecundazione di un ovu da u sperma. In u 1984, un embriione hè statu creatu da un ovu in u quale u so nucleu aploide originale hè statu sguassatu è rimpiazzatu da u nucleu di una cellula embrionica di donatore chì hà successu u sviluppu in un surrogatu per dà nascita à a prima pecura clonata. Cù a perfezione di u Trasferimentu Nucleare di Cellule Somatici (SCNT), Dolly a pecura hè stata creata in u 1996 da una cellula adulta matura. Questu hè u primu casu di clonazione di un mammiferu da una cellula adulta. U casu di Dolly hà ancu apertu a pussibilità di sviluppu di cellule staminali persunalizati. In i dui casi, u sperma ùn hè micca usatu, ma era l'ovu (cù u nucleu rimpiazzatu) chì hà crisciutu per diventà embriione. Dunque, cum'è tali, sti embrioni eranu sempre naturali.
Puderanu esse creati embrioni senza implicazione ancu di un ovu? Sì cusì, tali embrioni seranu sintesi à u puntu chì ùn anu micca usatu gameti (cellule di sessu). In questi ghjorni, tali embrioni (o "simili à l'embriione" o embrioidi) sò rutinariamente creati cù e cellule staminali embrionali (ESC) è cultivati. in vitro in u laburatoriu.
Trà i mammiferi, i topi piglianu un periodu relativamente breve (19-21 ghjorni) per procreà chì face l'embriione di u topu un mudellu di studiu convenientu. Di u tutale, u periodu di pre-implantazione hè di circa 4-5 ghjorni, mentre chì u restu 15 ghjorni (circa 75% di u tutale) hè post implantation. Per u sviluppu post-implantazione, l'embriione hà da esse implantatu in l'utru, chì u rende inaccessibile per l'osservazione esterna. Questa dependenza di l'utru maternu impone una barrera in l'investigazione.
L'annu 2017 hè statu significativu in a storia di a cultura di l'embrioni mammiferi. I sforzi per creà embrioni di mouse sintetici anu avutu un impulsu quandu i circadori anu dimustratu chjaramente chì e cellule staminali embrionali anu a capacità di autoassemble è autourganizà. in vitro per dà nascita à strutture embrionali chì s'assumigliavanu à l'embrioni naturali in modu impurtante1,2. Tuttavia, ci sò stati limitazioni derivanti da uterinu barrieri. Hè di routine per cultivà l'embrione pre-implantazione in vitro ma qualsiasi piattaforma robusta per a cultura ex-utero di l'embriione di mouse post-implantazione (da stadi di cilindru d'ovu finu à l'organogenesi avanzata) ùn era micca dispunibule. Un avanzatu per affruntà questu hè ghjuntu l'annu passatu in u 2021, quandu un squadra di ricerca hà prisentatu una piattaforma di cultura chì era efficace per u sviluppu post-impianto di l'embriione di mouse fora di l'utru maternu. Un embrione cultivatu nantu à sta piattaforma ex utero hè statu truvatu per ricapitulà precisamente in uteru Sviluppu3. Stu sviluppu hà superatu i barrieri uterini è hà permessu à i circadori di capiscenu megliu a morfogenesi post-implantazione, è cusì hà aiutatu u prughjettu di l'embriione sinteticu à un stadiu avanzatu.
Avà, dui gruppi di ricerca anu riportatu chì l'embriione di mouse sinteticu cresce per 8.5 ghjorni, chì hè u più longu finu à avà. Questu era abbastanza longu per distintu urgani (cum'è u cori chì batte, u tubu di l'intestinu, u pliu neurale etc.) per avè sviluppatu. Stu ultimu prugressu hè veramente notevuli.
Cum'è riportatu in Cell u 1 d'Agostu 2022, a squadra di ricerca hà generatu embrioni sintetici di topi aduprendu solu Cellule Stem Embryonic (ESC) naïve fora di l'utru maternu. Co-aggregate e cellule staminali è i processatu cù a piattaforma di cultura sviluppata di pocu tempu per longu ex-utero crescita per ottene un embrione tutale sinteticu post-gastrulazione cù i compartimenti embrionali è extraembrionali. L'embriione sinteticu hà ottenutu satisfactoriamente tappe per a tappa di 8.5 ghjorni di embrioni di mouse. Stu studiu mette in risaltu a capacità di e cellule pluripotenti naïve di s'auto-assemble è autourganizà è modellà l'embriione di mammiferu tutale oltre a gastrulazione.4.
In u studiu più recente publicatu in Nature u 25 d'Aostu 2022, i circadori anu utilizatu cellule staminali extraembrionali per allargà u putenziale di sviluppu di e cellule staminali embrionali (ESC). Anu riunitu embrioni sintetici in vitro utilizendu ESC di mouse, TSC è cellule iXEN chì anu ricapitulatu u sviluppu embrionicu naturali tutale di u mouse in l'utru à u ghjornu 8.5. Stu embriione sinteticu avia definitu e regioni di u cervellu anteriore è di u midbrain, una struttura di cori chì batte, un troncu chì comprende un tubu neurale, un capu di coda chì cuntene progenitori neuromesodermali, un tubu intestinale è cellule germinali primordiali. Tuttu era in un saccu extra-embrionale5. Cusì, in stu studiu l'organogenesi era più avanzata è notevuli vis-à-vis u studiu informatu in Cell u 1st August 2022. Forsi, l'usu di dui tipi di cellule staminali extra-embrionali hà rinfurzatu u putenziale di sviluppu di e cellule staminali embrionali in stu studiu. Curiosamente, solu e cellule staminali embrionali naïve (ESC) sò state aduprate in u studiu precedente.
Questi rializazioni sò veramente notevuli postu chì questu hè u puntu più luntanu finu à avà in studii nantu à l'embrioni di mammiferi sintetici. A capacità di creà un cervellu di mammiferi hè statu un scopu maiò di a biologia sintetica. A ricreazione di u prucessu naturali di u sviluppu embrionicu post-implantazione in u laboratoriu supera a barrera uterina è permette à i circadori di studià i primi stadi di a vita chì sò normalment oculati in l'utru.
Malgradu i prublemi etichi, i successi in i studii nantu à l'embrioni sintetici di u topu guidanu i studii nantu à l'embrioni sintetici umani in un futuru vicinu chì puderia avvià u sviluppu è a produzzione di organi sintetici per i pazienti in attesa di trasplante.
***
Da vede:
- Harrison SE Et al 2017. Assembly of embryonic and extraembryonic stem cells to mimic embryogenesis in vitro. A SCIENZA. 2 Mar 2017. Vol 356, Issue 6334. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aal1810
- Warmflash A. 2017. Embrioni sintetici: Windows in u Sviluppu di Mammiferi. Cellule staminali. Volum 20, Issue 5, 4 May 2017, Pagine 581-582. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2017.04.001
- Aguilera-Castrejon, A., et al. 2021. Embryogenesis ex utero di u mouse da a pre-gastrulazione à l'organogenesi tardi. Natura 593, 119-124. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03416-3
- Tarazi S., et el 2022. Embrioni sintetici post-gastrulazione generati ex utero da ESC naive di mouse. Cell. Publicatu: 01 d'Aostu, 2022. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028
- Amadei, G., Et al 2022. L'embrioni sintetici cumplenu a gastrulazione à a neurulazione è l'organogenesi. Publicatu : 25 Aostu 2022. Natura. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05246-3
***
