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Nuovo metodo per crescente gli embrioni fuori dell'utero

per osservare come una palla minuscola delle celle identiche sul suo modo ai attaches mammiferi diventanti di un embrione in primo luogo ad una parete uterina in attesa e poi si sviluppa nel sistema nervoso, nel cuore, nello stomaco e negli arti: Ciò è stata un grail alto-cercato nel campo dello sviluppo embrionale per quasi 100 anni. Prof. Jacob Hanna dell'istituto di Weizmann di scienza ed il suo gruppo ora hanno compiuto questa abilità.

Il metodo che hanno creato per gli embrioni crescenti del mouse fuori dell'utero durante le fasi iniziali dopo che l'impianto dell'embrione darà a ricercatori uno strumento senza precedenti per la comprensione del programma di sviluppo codificato nei geni e può fornire la comprensione dettagliata nella nascita e difetti inerenti allo sviluppo come pure quelli in questione nell'impianto dell'embrione. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati in natura.

Hanna, che è nel dipartimento della genetica molecolare dell'istituto, spiega che molto di che cosa è conosciuto oggi circa lo sviluppo embrionale mammifero viene dall'osservazione del trattamento in non mammiferi come le rane o il pesce che fanno le uova trasparenti, o ottenendo le immagini statiche dagli embrioni divisi del mouse ed aggiungendoli insieme. L'idea di coltura degli embrioni in anticipo fuori dell'utero è stata intorno da prima degli anni 30, aggiunge, ma gli esperimenti basati su queste proposte hanno avuti successo limitato e gli embrioni hanno teso ad essere anormali.

Il gruppo di Hanna ha deciso di rinnovare che lo sforzo per avanzare la ricerca nel suo laboratorio, che mette a fuoco sul modo il programma di sviluppo è promulgato in cellule staminali embrionali. In sette anni, con approssimazioni successive, regolantesi e controllanti due volte, il suo gruppo ha fornito un trattamento in due tappe in cui potevano coltivare gli embrioni normalmente di sviluppo del mouse fuori dell'utero per i sei giorni - intorno ad un terzo della loro gestazione di 20 giorni - momento in cui gli embrioni già hanno avuti un piano delle sezioni trasversali ben definito e gli organi visibili.

A noi, quella è la parte più misteriosa e più interessante dello sviluppo embrionale e possiamo ora osservare e l'esperimento con in dettaglio stupefacente.„

Prof. Jacob Hanna, istituto di Weizmann di scienza

La ricerca ora piombo da Alejandro Aguilera-Castrejon, il Dott. Bernardo Oldak, il Dott. recente Rada Massarwa ed il Dott. Noa Novershtern nel laboratorio di Hanna ed il Dott. Itay Maza, un ex studente di Hanna nella città universitaria di sanità di Rambam del Technion - l'istituto di tecnologia dell'Israele.

Per il primo punto, che ha durato gli intorno due giorni, i ricercatori hanno cominciato con i vecchi embrioni parecchio giorni del mouse -- right after avrebbero impiantato nell'utero. In questa fase gli embrioni erano palle che consistono di 250 cellule staminali identiche. Questi sono stati collocati su un media speciale della crescita in un piatto del laboratorio ed il gruppo ha convinto le palle per fissare a questo media mentre alla parete uterina. Con questo punto, sono riuscito a duplicare la prima fase di sviluppo embrionale, in cui l'embrione si raddoppia e triplica nella dimensione, poichè si differenzia in tre livelli: interno, medio ed esterno.

Oltre i due giorni, come gli embrioni hanno entrato nella fase inerente allo sviluppo seguente - la formazione di organi da ciascuno dei livelli - hanno avuto bisogno delle circostanze supplementari. Per questo secondo punto, gli scienziati hanno collocato gli embrioni in un elemento nutritivo in becher minuscoli, collocanti i becher sui rulli che hanno tenuto le soluzioni nel moto e continuamente misto. Che mescolarsi sembra contribuire a tenere gli embrioni, che stavano sviluppando senza flusso sanguigno materno alla placenta, bagnata nelle sostanze nutrienti. Oltre con attenzione a regolamentare le sostanze nutrienti nei becher, il gruppo ha imparato in ulteriori esperimenti gestire da vicino i gas, ossigeno ed anidride carbonica - non appena gli importi, ma la pressione del gas pure.

per controllare se i trattamenti che inerenti allo sviluppo stavano osservando in tutto i due punti erano normali, i confronti attenti condotti gruppo con gli embrioni eliminati dai mouse incinti nel periodo di tempo pertinente, indicante che sia la separazione nei livelli che la formazione dell'organo erano quasi identico nei due gruppi. Negli esperimenti successivi, hanno inserito negli embrioni i geni che hanno contrassegnato gli organi crescenti nei colori fluorescenti. Il successo di questo tentativo ha suggerito che ulteriori esperimenti con questo sistema che comprende varie manipolazioni genetiche ed altre dovrebbero fornire i risultati affidabili. “Pensiamo che possiate iniettare i geni o altri elementi nelle celle, alterare le circostanze o infettare l'embrione con un virus ed il sistema abbiamo dimostrato darà voi a risultati coerenti con lo sviluppo dentro un utero del mouse,„ dice Hanna.

“Se stabilite ad un embrione le condizioni buone, il suo codice genetico funzionerà come una riga prestabilita di domino, sistemata per cadere uno dopo che l'altro,„ aggiunge. “Il nostro scopo era di ricreare quelle circostanze ed ora possiamo guardare, in tempo reale, poichè ogni domino colpisce quello seguente nella riga.„ Tra l'altro, spiega Hanna, il metodo abbasserà il costo ed accelererà il trattamento della ricerca nel campo di biologia dello sviluppo come pure diminuirà l'esigenza degli animali da laboratorio.

Infatti, il punto seguente nel laboratorio di Hanna sarà di vedere se possono saltare il punto di eliminazione degli embrioni dai mouse incinti. Lui ed il suo gruppo intendono provare a creare gli embrioni artificiali fatti dalle cellule staminali per uso in questa ricerca. Tra l'altro, sperano di mettere il loro nuovo metodo per lavorare per rispondere a tali domande come perché tante gravidanze non riescono ad impiantare, perché la finestra per impianto è così breve, come le cellule staminali perdono gradualmente il loro “stemness„ poichè la differenziazione progredisce e che termini nella gestazione possono più successivamente piombo ai disordini inerenti allo sviluppo.

Source:
Journal reference:

Aguilera-Castrejon, A., et al. (2021) Ex utero mouse embryogenesis from pre-gastrulation to late organogenesis. Nature. doi.org/10.1038/s41586-021-03416-3.