Attenzione: questa pagina è una traduzione automatica di questa pagina originariamente in lingua inglese. Si prega di notare in quanto le traduzioni sono generate da macchine, non tutte le traduzioni saranno perfetti. Questo sito web e le sue pagine web sono destinati ad essere letto in inglese. Ogni traduzione del sito e le sue pagine web possono essere imprecise e inesatte, in tutto o in parte. Questa traduzione è fornita per comodità.

Gli scienziati imitano lo sviluppo naturale del mammifero facendo uso delle cellule staminali

L'embrione minuscolo del mouse ha un cuore che batte. I sui muscoli, vasi sanguigni, intestino e sistema nervoso stanno cominciando a svilupparsi. Ma questo embrione è insolito: È stato fatto in un laboratorio, dalle cellule staminali embrionali del mouse e rappresenta (in un piatto) il modello in vitro più specializzato di un mammifero mai così creato.

Questo nuovo modello, sviluppato all'università di scuola di medicina della Virginia da Christine e da Bernard Thisse, è un passo avanti importante negli sforzi degli scienziati per imitare lo sviluppo naturale di un mammifero usando le cellule staminali. La sua esistenza è una meraviglia che aiuterà gli scienziati a capire lo sviluppo mammifero, malattie di battaglia, crea le nuove droghe e, finalmente, coltiva i tessuti e gli organi per la gente necessitante i trapianti.

Abbiamo trovato un modo istruire i cumuli delle cellule staminali iniziare lo sviluppo embrionale. In risposta a questa istruzione controllata, i cumuli si sviluppano nelle entità del tipo di embrione in un trattamento che ricapitolano ad un ad uno i punti embrionali. Che cosa è stupefacente è che possiamo ottenere la varietà di tessuti che sono presenti in un embrione autentico del mouse.„

Christine Thisse, PhD, dipartimento di biologia cellulare, università di Virginia

Bernard Thisse, PhD, che fa parte egualmente del dipartimento di biologia cellulare, ha notato il significato dell'avanzamento: “Gli organi umani sono fatti dei tipi multipli delle cellule che provengono dalle parti differenti dell'embrione crescente,„ lui hanno detto.

“L'intestino, per esempio, è fatto dalle celle che formano un tubo vuoto. I modelli di questo tubo in un piatto sono stati fatti e sono chiamati organoids dell'intestino. Tuttavia, questo tubo non è abbastanza per fare un intestino funzionale perché questo organo contiene altre componenti, quali i muscoli lisci, i vasi sanguigni ed i nervi che gestiscono la funzione dell'intestino e che sono fatti dalle celle dell'origini differenti.

Il solo modo avere tutta la varietà di celle necessarie alla formazione di organi funzionali è di mettere a punto i sistemi in cui tutte le celle del precursore sono presenti. Le entità che del tipo di embrione abbiamo costruito facendo uso delle cellule staminali stanno fornendo appena questa.„

Il potenziale delle cellule staminali

Le cellule staminali sono celle speciali che possono trasformarsi in altri tipi delle cellule con le funzioni specifiche. Per esempio, le cellule staminali si trasformano nei nostri cuori, il nostro cervello, le nostre ossa, i nostri nervi. Così gli scienziati sono stati desiderosi di sfruttare il potenziale delle cellule staminali, di metterle per lavorare per avanzare la ricerca medica ed avvantaggiare i pazienti umani. Ma sviluppare i modelli specializzati con i tipi multipli delle cellule ha provato incredibilmente provocatorio.

È ben più facile da dirigere la formazione di unicellulare digita dentro un piatto che condurre l'orchestra stata necessaria per fare svilupparsi un organismo come in natura.

Il nuovo modello del Thisses è notevole per la sua elaborazione. È il primo modello in vitro di un embrione mammifero con tanti tessuti da costruire dalle cellule staminali, i ricercatori riferiscono. Per di più, quelle strutture sono organizzate mentre dovrebbero essere, intorno al notochord (il precursore della colonna vertebrale), un tratto di definizione degli animali vertebrati. Nel modello del Thisses, i tipi differenti delle cellule sono tessuti insieme elegante e correttamente - un risultato enorme.

Per compire questo, il Thisses ed i loro collaboratori hanno dovuto sormontare alcune di più grandi sfide nel giacimento della cellula staminale. I modelli priori non riusciti per svilupparsi correttamente, o non sono stati organizzati correttamente, o sono stati contagiati da altri problemi.

Facendo uso della loro competenza in biologia dello sviluppo e dell'edilizia sul loro lavoro precedente facendo uso delle celle dagli embrioni del pesce (pubblicati nella scienza del giornale nel 2014), il Thisses ha risolto questi problemi. Il risultato è gli inizi di un mouse in un piatto con le celle ed i tessuti correttamente organizzati.

Con il modello del Thisses, il notochord è presente e rappresentato; gli inizio dell'apparato digerente svilupparsi; i battimenti di cuore; e, per la prima volta in vitro, un sistema nervoso si sviluppa con la formazione di tubo neurale.

“Questo modello in vitro del mouse indica che possiamo incitare le celle ad eseguire i programmi inerenti allo sviluppo complessi nella giusta successione dei punti. Avere tutta la varietà di tessuti fatti permette che noi speriamo che la comunità scientifica possa sviluppare gli organi con un vascularization adeguato, stimolo ed interazioni con altri tessuti,„ Christine Thisse ha detto.

“Questo è essenziale per essere l'un giorno capace per produrre gli organi umani funzionali della sostituzione in un piatto. Ciò sormonterebbe la scarsità dell'organo per i trapianti.„

Il nuovo modello del Thisses non è un mouse completo eppure e non può svilupparsi in uno. Le parti fondamentali ancora stanno mancando, quale la parte anteriore del cervello. Per ora, lo sviluppo dei embryoids smette per volta di corrispondere al periodo medio di gestazione di un embrione del mouse.

La realizzazione reale dei ricercatori sta sviluppando un efficace approccio alla creazione sofisticata, strutture del tipo di embrionale, imitanti lo sviluppo di un embrione del mouse. Ciò avanza sostanzialmente il loro campo e dà il controllo adattato degli scienziati sopra le cellule staminali che hanno saputo mai.

“I embryoids corrente stiamo producendo la mancanza i domini anteriori del cervello,„ Bernard Thisse ha detto. “Tuttavia, con le tecniche che ci siamo sviluppati, noi dovrebbe potere, ad un certo punto, manipolare i segnali molecolari che la formazione dell'embrione di controllo e questa dovrebbero piombo la generazione delle entità del tipo di embrione che contengono tutti i tessuti ed organi compreso il cervello anteriore.„

“La conoscenza che abbiamo acquisito lungo tutta la nostra carriera dei biologi inerenti allo sviluppo serviti da punto di partenza per questo studio nel giacimento della cellula staminale,„ Christine Thisse ha detto. “Questo era un grande salto per noi, ma indica che se avete un'idea solida, può essere usato per attraversare le barriere e può essere diventato per altri scopi. Dico quello per gli studenti: Niente è definitivo, c'è stanza per conoscere più e per la soluzione dei problemi.„

“Guardando un embrione sviluppi è una cosa meravigliosa da behold,„ ha aggiunto. “Sono fortunato il mio lavoro piombo me contribuire alla conoscenza di come gli embrioni invertebrati e vertebrati si sviluppano e quello facendo uso di questi principi, potevamo produrre la formazione dell'embrione in un piatto facendo uso delle cellule staminali come mattoni dell'edilizia.„

Source:
Journal reference:

Xu, P-F., et al. (2021) Construction of a mammalian embryo model from stem cells organized by a morphogen signalling centre. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-021-23653-4.