O echipă de cercetători de la Institutul de Bioinginerie de la Ecole Polytechnique Fédérale din Lausanne, Elveţia, a simulat aspecte ale formării embrionilor in vitro pornind de la celulele stem embrionare.
Cercetătorii au dezvoltat o metodă de stimulare a celulelor stem umane pentru a se organiza în straturi comandate de diferite tipuri de celule.
Metoda se bazează pe microfluiditate şi poate ajuta la o mai bună înţelegere a modului în care se formează ţesuturile în embrion, stabilind stadiul pentru fabricarea ţesuturilor şi organelor funcţionale pentru, transplant sau pentru testarea medicamentelor.
Utilizarea embrionilor umani pentru cercetarea biologică şi medicală vine cu multe preocupări etice, dar cu toate acestea oamenii de ştiinţă continuă cu prudenţă aceste cercetări deoarece multe ştiinţe ar beneficia de posibilitatea de a studia mai bine astfel biologia umană.
O soluţie rezidă în instrumente alternative - ceea ce oamenii de ştiinţă numesc modele in vitro. Dar, în ciuda unor progrese cu ţesuturi adulte, atunci când vine vorba de modelarea proceselor de dezvoltare timpurie a embrionului uman, lucrurile devin complicate.
"O problemă dificilă în construirea credibilă a ţesuturilor în afara organismului în general este modul în care să se prezinte moleculele de semnalizare cheie, denumite şi morfogene, ale celulelor din cultură la momentul şi doza potrivită deoarece expunerea pură a unei colecţii de celule stem la o singură concentraţie de morfogen se termină într-o morfogeneză necontrolată din cauză că celulele nu dispun de instrucţiuni importante", spune Prof. Matthias Lutolf, EPFL, autorul cercetării, citat de sciencedaily.com.
Dar, într-un embrion în curs de dezvoltare, celulele stem primesc o gamă foarte dinamică de concentraţii morfogene din aşa-numitele "centre de semnalizare", care le spune celulelor stem ce tip de celule şi ţesut specializat să devină.
Pentru a pune în aplicare acest principiu, cercetătorii au dezvoltat o metodă de expunere a celulelor stem embrionare umane din cultura de laborator la gradienţi de morfogeni, imitând condiţiile reale de gastrulare - o etapă timpurie a embrionului în curs de dezvoltare în care celulele încep să se transforme în diferite tipuri de celule şi ţesuturi.
Metoda implică creşterea celulelor stem într-un dispozitiv microfluidic, care este un cip cu canale mici, care permit controlul precis al cantităţilor mici de lichid. Cercetătorii au crescut celulele stem într-o cameră de cultură pe cipul microfluidic şi au fost capabili să le expună la gradienţi atent controlaţi de diferite morfogene.
Rezultatele au fost impresionante: celulele s-au dezvoltat şi s-au organizat în domenii de diferite tipuri de celule, în funcţie de concentraţia la care au fost expuse, ca şi în corp. De fapt, oamenii de ştiinţă raportează că au reuşit să imite cu succes aspectele legate de gastrulare, deschizând calea pentru creşterea ţesuturilor umane specifice în laborator într-un mod controlat. Acest lucru are avantaje evidente pentru ingineria tisulara şi a organelor.
Aceste avantaje includ instrumente noi pentru testarea medicamentelor şi medicina regenerativă.
Noua tehnică poate ajuta, de asemenea, oamenii de ştiinţă să studieze procesele legate de biologia dezvoltării - cum ar fi gastrularea - şi ar putea oferi alternative la experimentarea pe animale în anumite domenii de cercetare.
Unul dintre obiectivele noastre pe termen lung este de a reliza organe pentru transplant, mai spune Lutolf, care deja lucrează cu grupuri la Spitalul Universitar din Lausanne pentru a genera organe miniaturizate (organoide) din celule derivate de la pacienţi.
