นักวิจัยได้สร้างตัวอ่อนแบบจำลองจากสเต็มเซลล์ของเมาส์ที่ก่อตัวเป็นหัวใจที่เต้น สมอง

และรากฐานสำหรับอวัยวะอื่นๆ โมเดลใหม่นี้เป็นแนวทางใหม่สำหรับนักวิจัยในอนาคตในการสร้างและวิจัยขั้นตอนการพัฒนาแรกสุดนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ได้สร้างแบบจำลองของเอ็มบริโอจากสเต็มเซลล์ของหนูที่ก่อตัวเป็นสมอง หัวใจที่เต้น และรากฐานของอวัยวะอื่นๆ ทั้งหมดของร่างกาย ซึ่งเป็นหนทางใหม่ในการสร้างช่วงแรกของชีวิตขึ้นใหม่

ทีมงานที่นำโดยศาสตราจารย์มักดาเลนา เซอร์นิคกา-เกิทซ์ ได้พัฒนาแบบจำลองตัวอ่อนที่ไม่มีไข่หรือสเปิร์ม และใช้สเต็มเซลล์แทน ซึ่งเป็นมาสเตอร์เซลล์ของร่างกาย ซึ่งสามารถพัฒนาเป็นเซลล์เกือบทุกชนิดในร่างกาย

• บทความอื่น ๆ : fromthemoontotheearth.com

นักวิจัยเลียนแบบกระบวนการทางธรรมชาติในห้องปฏิบัติการโดยแนะนำสเต็มเซลล์สามประเภทที่พบในการพัฒนาของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในระยะแรกจนถึงจุดที่พวกมันเริ่มมีปฏิสัมพันธ์กัน นักวิจัยสามารถกระตุ้นให้เซลล์ต้นกำเนิด ‘พูดคุย’ กันได้ โดยการกระตุ้นการแสดงออกของยีนชุดใดชุดหนึ่งและสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นเอกลักษณ์สำหรับการมีปฏิสัมพันธ์ของพวกเขา

เซลล์ต้นกำเนิดจัดตัวเองเป็นโครงสร้างที่ก้าวหน้าผ่านขั้นตอนการพัฒนาที่ต่อเนื่องกันจนหัวใจเต้นและพื้นฐานของสมอง รวมถึงถุงไข่แดงที่ตัวอ่อนพัฒนาและรับสารอาหารตั้งแต่สัปดาห์แรก แบบจำลองที่พัฒนาโดยเคมบริดจ์ไม่เหมือนกับตัวอ่อนสังเคราะห์อื่นๆ จนถึงจุดที่สมองทั้งหมด รวมทั้งส่วนหน้าเริ่มพัฒนา

นี่เป็นอีกจุดหนึ่งของการพัฒนามากกว่าที่เคยมีในแบบจำลองที่ได้จากสเต็มเซลล์อื่นๆ

ทีมงานกล่าวว่าผลการวิจัยของพวกเขาซึ่งเป็นผลมาจากการวิจัยมากกว่าทศวรรษที่นำไปสู่โครงสร้างคล้ายตัวอ่อนที่ซับซ้อนมากขึ้นและรายงานในวันนี้ในวารสาร Natureสามารถช่วยให้นักวิจัยเข้าใจว่าเหตุใดตัวอ่อนบางตัวจึงล้มเหลวในขณะที่ตัวอื่นพัฒนาต่อไป การตั้งครรภ์ที่มีสุขภาพดี นอกจากนี้ ผลลัพธ์ยังสามารถนำไปใช้เป็นแนวทางในการซ่อมแซมและพัฒนาอวัยวะสังเคราะห์ของมนุษย์เพื่อการปลูกถ่ายได้

Zernicka-Goetz ศาสตราจารย์ด้านการพัฒนา Mammalian และ Stem Cell Biology ของ Department of Physiology, Development ของ Cambridge กล่าวว่า “แบบจำลองตัวอ่อนของเมาส์ของเราไม่เพียงแต่พัฒนาสมองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงหัวใจที่เต้นด้วย และประสาทวิทยา เสริมว่า“ไม่น่าเชื่อว่าเรามาไกลถึงขนาดนี้แล้ว นี่เป็นความฝันของชุมชนมาหลายปีแล้ว และเป็นจุดสนใจหลักในการทำงานของเรามานานนับทศวรรษ และในที่สุดเราก็ทำมันสำเร็จ”

เพื่อให้ตัวอ่อนของมนุษย์พัฒนาได้สำเร็จ จำเป็นต้องมี ‘บทสนทนา’ ระหว่างเนื้อเยื่อที่จะกลายเป็นตัวอ่อนและเนื้อเยื่อที่จะเชื่อมต่อตัวอ่อนกับแม่ ในสัปดาห์แรกหลังการปฏิสนธิ สเต็มเซลล์สามประเภทพัฒนา: หนึ่งจะกลายเป็นเนื้อเยื่อของร่างกายในที่สุด และอีกสองชนิดสนับสนุนการพัฒนาของตัวอ่อน

เซลล์ต้นกำเนิดชนิดนอกตัวอ่อนชนิดหนึ่งเหล่านี้จะกลายเป็นรกซึ่งเชื่อมต่อทารกในครรภ์กับแม่และให้ออกซิเจนและสารอาหาร และที่สองคือถุงไข่แดงซึ่งตัวอ่อนจะเติบโตและได้รับสารอาหารจากการพัฒนาในระยะแรกการตั้งครรภ์หลายครั้งล้มเหลวเมื่อสเต็มเซลล์ทั้งสามประเภทเริ่มส่งสัญญาณทางกลและทางเคมีถึงกัน ซึ่งบอกตัวอ่อนถึงวิธีพัฒนาอย่างเหมาะสม

“การตั้งครรภ์จำนวนมากล้มเหลวในช่วงเวลานี้ ก่อนที่ผู้หญิงส่วนใหญ่จะรู้ว่ากำลังตั้งครรภ์” Zernicka-Goetz ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาและวิศวกรรมชีวภาพของ Caltech กล่าว “ช่วงนี้เป็นรากฐานสำหรับทุกสิ่งทุกอย่างที่ตามมาในการตั้งครรภ์ ถ้ามันผิดพลาดการตั้งครรภ์ก็จะล้มเหลว”

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา กลุ่มของศาสตราจารย์ Zernicka-Goetz ในเคมบริดจ์ได้ศึกษาการตั้งครรภ์ระยะแรกสุดเหล่านี้ เพื่อที่จะเข้าใจว่าทำไมการตั้งครรภ์บางส่วนถึงล้มเหลวและบางส่วนประสบความสำเร็จ“แบบจำลองของตัวอ่อนสเต็มเซลล์มีความสำคัญ เนื่องจากช่วยให้เราเข้าถึงโครงสร้างที่กำลังพัฒนาได้ในระยะที่ปกติแล้วจะซ่อนตัวจากเราเนื่องจากการฝังตัวของตัวอ่อนขนาดเล็กในครรภ์ของมารดา”

Zernicka-Goetz กล่าวเสริมว่า: “การเข้าถึงนี้ช่วยให้เราสามารถจัดการยีนเพื่อทำความเข้าใจบทบาทการพัฒนาของพวกเขาในระบบทดลองแบบจำลอง”เพื่อเป็นแนวทางในการพัฒนาตัวอ่อนสังเคราะห์ นักวิจัยได้รวบรวมเซลล์ต้นกำเนิดที่เพาะเลี้ยงไว้ซึ่งเป็นตัวแทนของเนื้อเยื่อแต่ละประเภทในสัดส่วนและสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม เพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตและการสื่อสารระหว่างกัน ในที่สุดก็ประกอบเป็นเอ็มบริโอได้เอง

นักวิจัยพบว่าเซลล์ extraembryonic ส่งสัญญาณไปยังเซลล์ตัวอ่อนโดยสัญญาณทางเคมี แต่ยังรวมถึงกลไกหรือผ่านการสัมผัสซึ่งเป็นแนวทางในการพัฒนาของตัวอ่อน

“ช่วงเวลาของชีวิตมนุษย์นี้ช่างลึกลับเหลือเกิน เพื่อที่จะได้เห็นว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไรในจาน – เข้าถึงสเต็มเซลล์แต่ละเซลล์ ทำความเข้าใจว่าเหตุใดการตั้งครรภ์จำนวนมากจึงล้มเหลว และเราจะสามารถป้องกันไม่ให้เกิดขึ้นได้อย่างไร – ค่อนข้างพิเศษ” เซอร์นิกา-เกิทซ์ กล่าว

“เราได้พิจารณาบทสนทนาที่จะต้องเกิดขึ้นระหว่างสเต็มเซลล์ประเภทต่างๆ ในขณะนั้น เราได้แสดงให้เห็นว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไรและมันผิดพลาดได้อย่างไร”ความก้าวหน้าที่สำคัญในการศึกษานี้คือความสามารถในการสร้างสมองทั้งหมด โดยเฉพาะส่วนหน้า ซึ่งเป็นเป้าหมายหลักในการพัฒนาตัวอ่อนสังเคราะห์