È stata creato un nuovo modello per per studiare una fase iniziale dello sviluppo umano, utilizzando cellule staminali embrionali umane che ricorda alcuni elementi chiave di un embrione intorno ai 18-21 giorni.
Alcuni scienziati dell’Università di Cambridge, in collaborazione con l’Istituto Hubrecht nei Paesi Bassi, hanno sviluppato un nuovo modello per studiare una fase iniziale dello sviluppo umano, utilizzando cellule staminali embrionali umane.
Il modello mostra alcuni elementi chiave di un embrione intorno ai 18-21 giorni e consente ai ricercatori di osservare i processi alla base della formazione del corpo umano mai osservati direttamente prima.
Comprendere questi processi potrebbe aiutare a rivelare le cause dei difetti e delle malattie alla nascita nell’uomo e a sviluppare nuovi test che potrebbero fare le donne in gravidanza.
Il corpo umano nasce attraverso un processo chiamato “gastrulazione“. Durante la gastrulazione, nell’embrione si formano tre distinti strati di cellule che in seguito daranno origine a tutti i principali sistemi del corpo: l’ectoderma, mesoderma ed endoderma.
La gastrulazione viene spesso definita come la “scatola nera” dello sviluppo umano, poiché le restrizioni legali impediscono la cultura degli embrioni umani in laboratorio oltre il giorno 14, quando ha inizio questo processo.
Molti difetti alla nascita hanno però origine durante questo periodo quindi una migliore comprensione della gastrulazione umana potrebbe anche far luce su molti problemi medici tra cui infertilità, aborto spontaneo e disturbi genetici.
Il nostro modello riproduce parte del progetto di sviluppo iniziale di un essere umano
ha affermato il professor Alfonso Martinez-Arias del Dipartimento di Genetica dell’Università di Cambridge, che ha guidato lo studio.
È emozionante assistere ai processi di sviluppo che fino ad ora sono stati nascosti alla vista e allo studio.
Il lavoro descrive un metodo di utilizzo delle cellule staminali embrionali umane per generare un assemblaggio tridimensionale di cellule, chiamate gastruloidi, che si differenziano in tre strati organizzati in modo simile a quello che avviene naturalmente nelle prime fasi di sviluppo dell’embrione umano.
Per produrre gastruloidi in laboratorio, un numero definito di cellule staminali embrionali umane sono state collocate in piccoli pozzetti, dove formavano aggregati stretti. Dopo il trattamento con segnali chimici, i gastruloidi sono stati visti allungarsi lungo un asse dalla testa all’asse della coda, noto come asse anteroposteriore, attivando i geni in schemi specifici lungo questo asse.
Organismi modello tra cui topi e pesci zebra avevano precedentemente consentito agli scienziati di acquisire alcune informazioni sulla gastrulazione umana. Tuttavia, questi modelli possono comportarsi in modo diverso rispetto agli embrioni umani quando le cellule iniziano a differenziarsi. I modelli animali possono rispondere in modo diverso a determinati farmaci: il talidomide, un farmaco anti-nausea mattutina, ad esempio, ha superato gli studi clinici dopo i test sui topi, ma successivamente ha portato a gravi difetti alla nascita nell’uomo. Per questo motivo è importante sviluppare modelli migliori.
I gastruloidi non hanno il potenziale per svilupparsi in un embrione completamente formato.
I gastruloidi non possono svilupparsi in un embrione completamente formato, non hanno cellule cerebrali e nessuno dei tessuti necessari per l’impianto nell’utero. Ciò significa che non sarebbero mai in grado di progredire oltre le primissime fasi di sviluppo e quindi sono conformi agli attuali standard etici.
Osservando quali geni sono stati espressi in queste gastruloidi umani a 72 ore di sviluppo, i ricercatori hanno trovato una chiara firma dell’evento che dà origine a importanti strutture corporee come muscoli toracici, ossa e cartilagine, ma non hanno sviluppato cellule cerebrali.
I ricercatori hanno valutato l’equivalente età embrionale umana delle gastruloidi confrontandole con la Collezione di embriologia di Carnegie ottenendo per essi la datazione di 18-21 giorni.
Questo è un nuovo sistema modello estremamente eccitante, che ci consentirà di rivelare e sondare i processi del primo sviluppo embrionale umano in laboratorio per la prima volta
ha affermato il dott. Naomi Moris nel Dipartimento di Genetica dell’Università di Cambridge, e prima autore del lavoro che conclude
Il nostro sistema è un primo passo verso la modellizzazione dell’emergere del piano del corpo umano e potrebbe rivelarsi utile per studiare cosa succede quando le cose vanno male, come nei difetti di nascita.
