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Los científicos imitan el revelado natural del mamífero usando las células madres

El embrión minúsculo del ratón tiene un corazón que bata. Sus músculos, vasos sanguíneos, tripa y sistema nervioso están comenzando a convertirse. Pero este embrión es inusual: Fue hecho en un laboratorio, fuera de las células madres embrionarias del ratón, y representa (en un plato) el modelo in vitro más sofisticado de un mamífero muy creado.

Este modelo nuevo, desarrollado en la universidad de la Facultad de Medicina de Virginia por Christine y Bernard Thisse, es un paso importante adelante en los esfuerzos de los científicos de imitar el revelado natural de un mamífero usando las células madres. Su existencia es una maravilla que ayudará a científicos a entender el revelado mamífero, enfermedades de la batalla, crea las nuevas drogas y, crece eventual tejidos y los órganos para la gente necesitando trasplantes.

Encontramos una manera de dar instrucciones a los agregados de células madres para iniciar el revelado embrionario. En respuesta a esta instrucción controlada, los agregados se convierten en embrión-como las entidades en un proceso que recapitulan los pasos embrionarios uno a uno. Cuál es asombroso es que podemos conseguir la variedad de tejidos que estén presentes en un embrión auténtico del ratón.”

Christine Thisse, doctorado, departamento de la biología celular, universidad de Virginia

Bernard Thisse, el doctorado, que es también parte del departamento de la biología celular, observó la significación del avance: Los “órganos humanos se hacen de los tipos múltiples de la célula que originan de diversas partes del embrión creciente,” él dijeron.

“La tripa, por ejemplo, se hace de las células que forman un tubo hueco. Los modelos de este tubo en un plato se han hecho y se llaman los organoids de la tripa. Sin embargo, este tubo no es suficiente para hacer una tripa funcional porque este órgano contiene otros componentes, tales como músculos lisos, los vasos sanguíneos y los nervios que controlan la función de la tripa y que se hacen de las células del diversos orígenes.

La única manera de tener toda la variedad de células necesarias a la formación de órganos funcionales es desarrollar los sistemas en los cuales todas las células del precursor están presentes. Embrión-como entidades que hemos dirigido usando las células madres están ofreciendo apenas esto.”

El potencial de células madres

Las células madres son las células especiales que pueden girar en otros tipos de la célula con funciones específicas. Por ejemplo, las células madres giran en nuestros corazones, nuestro cerebro, nuestros huesos, nuestros nervios. Los científicos han sido tan impacientes aprovechar el potencial de células madres, de ponerlas para trabajar para avance la investigación médica y para beneficiar a pacientes humanos. Pero la construcción de modelos sofisticados con los tipos múltiples de la célula ha probado increíblemente desafiador.

Es lejos más fácil dirigir la formación de un unicelular pulsa hacia adentro un plato que dirigir a la orquesta necesaria para hacer que un organismo se convierta como en naturaleza.

El modelo nuevo del Thisses es notable para su sofisticación. Es el primer modelo in vitro de un embrión mamífero con tan muchos tejidos que se construirán de las células madres, los investigadores denuncian. Más importante, esas estructuras se ordenan como deben ser, alrededor del notocordio (el precursor de la olumna vertebral), un rasgo de definición de animales vertebrados. En el modelo del Thisses, diversos tipos de las células se tejen juntos elegante y correctamente - un logro enorme.

Para lograr esto, el Thisses y sus colaboradores tuvieron que vencer algunos de los retos más grandes del campo de la célula madre. Los modelos anteriores no podidos para convertirse correctamente, o no fueron ordenados correctamente, ni fueron plagados por otros problemas.

Usando su experiencia en biología de desarrollo y el edificio en su trabajo previo usando las células de los embriones de los pescados (publicados en la ciencia del gorrón en 2014), el Thisses resolvió estos problemas. El resultado es los principios de un ratón en un plato con las células y los tejidos correctamente ordenados.

Con el modelo del Thisses, el notocordio es presente y explicado; el comienzo del aparato digestivo a convertirse; las batidos de corazón; y, por primera vez in vitro, un sistema nervioso se convierte con la formación de un tubo de los nervios.

“Este modelo in vitro del ratón muestra que podemos inducir a las células que ejecuten programas de desarrollo complejos en la sucesión correcta de pasos. Tener toda la variedad de tejidos hechos permite que esperemos que la comunidad científica pueda construir órganos con un vascularization apropiado, inervación y las acciones recíprocas con otros tejidos, a” Christine Thisse dijo.

“Esto es esencial ser un día capaz para producir órganos humanos funcionales del repuesto en un plato. Esto vencería la escasez del órgano para los trasplantes.”

El modelo nuevo del Thisses no es un ratón completo con todo y no puede convertirse en uno. Las partes fundamentales todavía están faltando, por ejemplo la parte anterior del cerebro. Por ahora, el revelado de los embryoids para al mismo tiempo correspondiente al período central de la gestación de un embrión del ratón.

La ejecución real de los investigadores está desarrollando una aproximación efectiva a crear sofisticado, embrionario-como las estructuras, imitando el revelado de un embrión del ratón. Esto avance su campo substancialmente, y da mando adaptado de los científicos sobre las células madres que han sabido nunca.

“Los embryoids estamos produciendo actualmente falta los dominios anteriores del cerebro,” Bernard Thisse dijo. “Sin embargo, con las técnicas que hemos desarrollado, nosotros debe poder, en algún momento, manipular señales moleculares que la formación del embrión del mando, y ésta deben llevar generar embrión-como las entidades que contienen todos los tejidos y órganos incluyendo el cerebro anterior.”

“El conocimiento que detectamos a lo largo de toda nuestra carrera de los biólogos de desarrollo servidos como punto de partida para este estudio en el campo de la célula madre,” Christine Thisse dijo. “Esto era un salto grande para nosotros, pero muestra que si usted tiene una idea sólida, puede ser utilizada para cruzar barreras y puede ser convertida para otros fines. Digo eso para los estudiantes: Nada es definitivo, hay sitio para conocer más y para resolver problemas.”

“Mirando un embrión conviértase es una cosa maravillosa a contemplar,” ella agregó. “Soy afortunado mi trabajo me llevé a contribuir al conocimiento de cómo los embriones invertebrados y vertebrados se convierten, y eso usando estos principios, podíamos producir la formación del embrión en un plato usando las células madres como ladrillos del edificio.”

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.