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Método novo para crescer embriões fora do ventre

Para observar como uma bola minúscula de pilhas idênticas em sua maneira aos diplomatas mamíferos se tornando de um embrião primeiramente a uma parede uterina de espera e se torna então o sistema nervoso, o coração, o estômago e os membros: Este foi um grail alto-procurado no campo da revelação embrionária por quase 100 anos. O prof. Jacob Hanna do instituto de Weizmann da ciência e seu grupo têm realizado agora este repto.

O método que criaram para embriões crescentes do rato fora do ventre durante as fases iniciais depois que a implantação do embrião dará a pesquisadores uma ferramenta inaudita para compreender o programa de revelação codificado nos genes, e pode fornecer introspecção detalhada no nascimento e nos defeitos desenvolventes assim como naqueles envolvidos na implantação do embrião. Os resultados desta pesquisa foram publicados na natureza.

Hanna, que está no departamento da genética molecular do instituto, explica que muita do que é sabido sobre a revelação embrionária mamífera hoje vem de observar o processo nos não-mamíferos como as rãs ou os peixes que colocam ovos transparentes, ou obtendo imagens estáticas dos embriões dissecados do rato e adicionando os junto. A ideia de crescer embriões adiantados fora do útero estêve ao redor desde que antes dos anos 30, adiciona, mas as experiências baseadas nestas propostas tiveram sucesso limitado e os embriões tenderam a ser anormais.

A equipe de Hanna decidiu renovar que o esforço a fim avançar a pesquisa em seu laboratório, que se centra sobre a maneira o programa de revelação está decretado em células estaminais embrionárias. Sobre sete anos, com a tentativa e erro, ajustando-se e verificando novamente, sua equipe veio acima com um processo do pas-de-deux em que podiam crescer embriões normalmente se tornando do rato fora do útero por seis dias - em torno de um terço de uma sua gestação de 20 dias - até lá os embriões já tiveram um plano bem definido do corpo e uns órgãos visíveis.

A nós, aquela é a parte a mais misteriosa e a mais interessante da revelação embrionária, e nós podemos agora observar a e a experiência com ela em detalhe surpreendente.”

Prof. Jacob Hanna, instituto de Weizmann da ciência

A pesquisa foi conduzida por Alejandro Aguilera-Castrejon, Dr. Bernardo Oldak, Dr. atrasado Rada Massarwa e Dr. Noa Novershtern no laboratório de Hanna e Dr. Itay Maza, um estudante anterior de Hanna agora no terreno dos cuidados médicos de Rambam do Instituto de Tecnologia de Technion - de Israel.

Para a primeira etapa, que durou ao redor dois dias, os pesquisadores começaram com os embriões velhos do rato de diverso-dia -- right after implantariam no útero. Nesta fase os embriões eram bolas que consistem em 250 células estaminais idênticas. Estes foram colocados em um media especial do crescimento em um prato do laboratório e a equipe conseguiu as bolas anexar a este media enquanto à parede uterina. Com esta etapa, sucederam em duplicar a primeira fase de revelação embrionária, em que o embrião dobra e triplica em tamanho, porque se diferencia em três camadas: interno, médio e exterior.

Além de dois dias, enquanto os embriões incorporaram a fase desenvolvente seguinte - a formação de órgãos de cada um das camadas - eles circunstâncias adicionais necessários. Para esta segunda etapa, os cientistas colocaram os embriões em uma solução nutriente em umas taças minúsculas, ajustando as taças nos rolos que mantiveram as soluções no movimento e as misturaram continuamente. Que misturar parece ter ajudado a manter os embriões, que estavam crescendo sem circulação sanguínea materna à placenta, banhada nos nutrientes. Além do que com cuidado o regulamento dos nutrientes nas taças, a equipe aprendeu em umas experiências mais adicionais controlar pròxima também os gáss, dióxido do oxigênio e de carbono - não apenas as quantidades, mas a pressão de gás.

Para verificar se os processos que desenvolventes observavam durante todo as duas etapas fossem normais, as comparações cuidadosas conduzidas equipe com os embriões removidos dos ratos grávidos no período de tempo relevante, mostrando que a separação em camadas e todas a formação do órgão eram com exceção de idêntico nos dois grupos. Em experiências subseqüentes, introduziram em embriões os genes que etiquetaram os órgãos crescentes em cores fluorescentes. O sucesso desta tentativa sugeriu que umas experiências mais adicionais com este sistema que envolve várias manipulações genéticas e outras produzissem resultados seguros. “Nós pensamos que você pode injectar genes ou outros elementos nas pilhas, alterar as circunstâncias ou contaminar o embrião com um vírus, e o sistema que nós demonstramos dão lhe aos resultados consistentes com a revelação dentro de um útero do rato,” diz Hanna.

“Se você dá a um embrião as circunstâncias direitas, seu código genético funcionará como uma linha pré-ajustada de dominós, arranjada para cair em sucessão,” adiciona. “Nosso alvo era recrear aquelas circunstâncias, e agora nós podemos olhar, no tempo real, porque cada dominó bate seguinte na linha.” Entre outras coisas, explica Hanna, o método abaixará o custo e acelerará o processo de pesquisa no campo da biologia desenvolvente, assim como reduzirá a necessidade para animais de laboratório.

De facto, o passo seguinte no laboratório de Hanna será considerar se podem saltar a etapa de remover os embriões dos ratos grávidos. E sua equipe pretendem tentar criar os embriões artificiais feitos das células estaminais para o uso nesta pesquisa. Entre outras coisas, esperam pôr seu método novo para trabalhar para responder a perguntas como porque tão muitas gravidezes não implantam, porque o indicador para a implantação é tão curto, como as células estaminais perdem gradualmente seu “stemness” como a diferenciação progride e que condições na gestação podem mais tarde conduzir às desordens desenvolventes.

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.