Επιστήμονες έχουν καλλιεργήσει στο εργαστήριο δομές παρόμοιες με έμβρυα που παρήγαγαν ανθρώπινα αιμοσφαίρια, ανοίγοντας νέες προοπτικές και δημιουργώντας νέες δυνατότητες για την αναγεννητική ιατρική.

Η ικανότητα παραγωγής αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων στο εργαστήριο μπορεί μια μέρα να καταστήσει δυνατή τη θεραπεία ασθενών που χρειάζονται μεταμόσχευση μυελού των οστών χρησιμοποιώντας τα δικά τους κύτταρα.

Η πρόοδος αυτή είναι η τελευταία σε έναν ταχέως εξελισσόμενο τομέα στον οποίο δημιουργούνται μοντέλα εμβρύων από βλαστικά κύτταρα χωρίς την ανάγκη ωαρίων ή σπέρματος, ανοίγοντας ένα παράθυρο στα πρώτα στάδια της ανθρώπινης ανάπτυξης.

«Ήταν μια συναρπαστική στιγμή όταν εμφανίστηκε το κόκκινο χρώμα του αίματος – ήταν ορατό ακόμη και με γυμνό μάτι», δήλωσε ο Δρ Jitesh Neupane, ερευνητής στο Gurdon Institute του Πανεπιστημίου του Cambridge και πρώτος συγγραφέας της μελέτης.

Αυτός και οι συνεργάτες του χρησιμοποιούν το μοντέλο για να κατανοήσουν τα πρώτα στάδια της ανάπτυξης της καρδιάς και του αίματος.

«Αυτό ρίχνει φως στο πώς σχηματίζονται φυσιολογικά τα αιμοσφαίρια κατά τη διάρκεια της ανθρώπινης εμβρυογένεσης, ανοίγοντας το δρόμο για πιθανές ιατρικές εξελίξεις για τον έλεγχο φαρμάκων, τη μελέτη της πρώιμης ανάπτυξης του αίματος και του ανοσοποιητικού συστήματος και τη μοντελοποίηση αιματολογικών διαταραχών όπως η λευχαιμία.

Τα ανθρώπινα βλαστοκύτταρα που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη των εμβρυϊκών δομών μπορούν να δημιουργηθούν από οποιοδήποτε κύτταρο του σώματος. Αυτό σημαίνει ότι η προσέγγιση αυτή θα μπορούσε επίσης να ανοίξει το δρόμο για την παραγωγή αίματος που είναι πλήρως συμβατό με το σώμα του ίδιου του ασθενούς.

Αν και υπάρχουν και άλλες μέθοδοι για την παραγωγή ανθρώπινων βλαστικών κυττάρων αίματος στο εργαστήριο, αυτές απαιτούν ένα μείγμα επιπλέον πρωτεϊνών, ενώ η νέα μέθοδος μιμείται τη φυσική αναπτυξιακή διαδικασία στην οποία οι αυτοοργανωμένες δομές οδηγούν στη δημιουργία διαφορετικών τύπων κυττάρων.

«Αν και βρίσκεται ακόμα στα αρχικά στάδια, η δυνατότητα παραγωγής ανθρώπινων αιμοσφαιρίων στο εργαστήριο σηματοδοτεί ένα σημαντικό βήμα προς τις μελλοντικές αναγεννητικές θεραπείες, οι οποίες χρησιμοποιούν τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς για την επιδιόρθωση και την αναγέννηση των κατεστραμμένων ιστών», δήλωσε ο καθηγητής Azim Surani του Ινστιτούτου Gurdon, κύριος συγγραφέας της μελέτης.

Δεν μπορεί να εξελιχθεί σε έμβρυο

Σε αυτή την τελευταία μελέτη, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ανθρώπινα βλαστοκύτταρα για να αναπαράγουν μερικά από τα κύτταρα και τις δομές που εμφανίζονται συνήθως στην τρίτη και τέταρτη εβδομάδα της εγκυμοσύνης. Το μοντέλο σχεδιάστηκε ειδικά ώστε να στερείται των ιστών που σχηματίζουν τον πλακούντα και τον λεκιθικό ασκό σε ένα φυσικό έμβρυο, πράγμα που σημαίνει ότι δεν είχε το θεωρητικό δυναμικό να εξελιχθεί σε έμβρυο και δεν ανέπτυξε τους ιστούς που θα σχηματίσουν τον εγκέφαλο.

«Πρόκειται για ένα μινιμαλιστικό σύστημα», δήλωσε ο Neupane.

Η ομάδα παρατήρησε την εμφάνιση τρισδιάστατων δομών που μοιάζουν με έμβρυα κάτω από μικροσκόπιο. Μέχρι τη δεύτερη ημέρα, είχαν αυτοοργανωθεί σε τρία βλαστικά στρώματα – τα οποία ονομάζονται εξώδερμα, μεσόδερμα και ενδόδερμα– τα θεμέλια του σχεδίου του ανθρώπινου σώματος. Μέχρι την όγδοη ημέρα, είχαν σχηματιστεί καρδιακά κύτταρα που χτυπούσαν, τα κύτταρα που τελικά δημιουργούν την καρδιά σε ένα αναπτυσσόμενο ανθρώπινο έμβρυο.

Μέχρι την 13η ημέρα, η ομάδα παρατήρησε την εμφάνιση κόκκινων κηλίδων αίματος. Τα αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα που ελήφθησαν από το μοντέλο αποδείχθηκαν επίσης ικανά να διαφοροποιηθούν σε διάφορους τύπους αιμοσφαιρίων, συμπεριλαμβανομένων των ερυθρών αιμοσφαιρίων που μεταφέρουν οξυγόνο και των λευκών αιμοσφαιρίων που είναι ζωτικής σημασίας για το ανοσοποιητικό σύστημα.

Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Cell Reports.