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I ricercatori fanno luce per la prima volta su una fase importante dell'embriogenesi umana iniziale

Gli scienziati hanno fare luce su una fase importante dello sviluppo embrionale iniziale che completamente non è stato pianificato mai prima in esseri umani. dovuto i campioni più disponibili facilmente, studi finora hanno messo a fuoco sulla prima settimana dopo la concezione ed agli stadi avanzati oltre un mese nella gravidanza, durante cui gli organi si formano e maturano.

Tuttavia, c'è corrente pochissimo comprensione degli eventi che hanno luogo nei giorni d'intervento, che comprende la fase cruciale di gastrulazione che accade poco tempo dopo che l'embrione impianta nell'utero. L'analisi di un campione unico dai ricercatori dal dipartimento della fisiologia, dell'anatomia e della genetica, università di guide di Helmholtz e di Oxford Zentrum München colma questa lacuna nella nostra conoscenza dell'embriogenesi umana iniziale. I loro risultati, pubblicati nella natura del giornale, contribuiranno al miglioramento dei modelli sperimentali della cellula staminale.

La gastrulazione è una della maggior parte delle tappe critiche dello sviluppo e ha luogo approssimativamente fra i giorni 14 e 21 dopo fertilizzazione. Un embrione monostrato è trasformato in una struttura a più strati conosciuta come il gastrula. Durante questa fase, i tre livelli delle cellule principali che più successivamente provocheranno i tessuti, gli organi ed i sistemi del corpo umano sono formati.

Il nostro organismo si compone delle centinaia di tipi di celle. È in questa fase che la base è gettata per la generazione della varietà enorme di celle nel nostro organismo - è come un'esplosione di diversità dei tipi delle cellule.„

Il professor Shankar Srinivas, ricercatore principale

Lo studio è una pietra miliare per biologia dello sviluppo come campioni umani moralmente ottenuti a queste fasi iniziali è eccezionalmente raro. Il gruppo di ricerca di collaborazione ha ottenuto il campione attraverso la risorsa umana di biologia dello sviluppo, da un donatore anonimo che ha fornito generoso il consenso informato per l'uso della ricerca di materiale embrionale in seguito alla chiusura della sua gravidanza. Il campione è stimato per provenire a partire dagli intorno 16 - 19 giorni dopo fertilizzazione. Il Dott. Richard Tyser del ricercatore del cavo ha detto: “Questa è una tal fase iniziale di sviluppo che molta gente non avrebbe conosciuto che erano incinte. È la prima volta un embrione allo stadio attuale dello sviluppo è stato caratterizzato in dettaglio tale facendo uso della tecnologia moderna.„

Per capire meglio lo sviluppo umano o per sviluppare i trattamenti per la ferita o la malattia, gli scienziati sperimentano con le cellule staminali umane in laboratorio. Il professor Srinivas ha detto: “Se volete trasformare una cellula staminale per esempio una cella del cuore, il migliore modo è di imparare come accade in natura e ricrea quello in laboratorio. Ma se non conoscete che cosa accade in natura, quindi essenzialmente dovete indovinare.„ Questo studio è utile perché offre un'occhiata unica in una fase centrale ma inaccessibile del nostro sviluppo.

I ricercatori possono coltivare soltanto legalmente gli embrioni umani fino all'equivalente dei 14 giorni dello sviluppo, che è appena prima l'inizio di gastrulazione, in modo da non è corrente possibile studiare questa fase in embrioni umani coltivati. Di conseguenza, la nostra conoscenza degli eventi oltre i 14 giorni dopo fertilizzazione in gran parte è basata sugli studi nei modelli animali quali il mouse ed il pollo. Il Dott. Tyser ha detto: “Il nostro nuovo campione è il ponte che collega la fase iniziale stessa di sviluppo con gli stadi avanzati quando gli organi cominciano a formarsi. Questo collegamento nell'essere umano precedentemente era stato una scatola nera, in modo da abbiamo dovuto contare su altri organismi di modello quale il mouse. Felicemente, ora abbiamo potuti indicare che il mouse modella come un essere umano si sviluppa al livello molecolare. Tali modelli già stavano fornendo le comprensioni apprezzate, ma ora questa ricerca può più ulteriormente essere arricchita dal fatto che possiamo fare luce in quella scatola nera e vedere più molto attentamente come funziona in esseri umani.„

Facendo uso della tecnica potente di ordinamento unicellulare per profilare molto attentamente le diverse celle dell'embrione, i ricercatori potevano identificare 11 tipo distinto delle cellule. Mentre la maggior parte di queste celle erano ancora acerbe, hanno scoperto la presenza di entrambi i globuli e delle cellule germinali primordiali che provocano i gameti (uovo e spermi). Considerevolmente, il gruppo non ha trovato alcuna prova delle celle di un neurone mature o di altri tipi delle cellule connessi con il sistema nervoso centrale. Questo studio che dettaglia i tipi di celle nel gastrula potrebbe informare un dibattito in corso in comunità scientifica intorno a riconsiderare “la norma 14 giorna„, che fissa un limite a coltivare gli embrioni umani intatti.

Come componente dell'università di impegno di Oxford per aprire la ricerca, il gruppo ha messo a disposizione i dati grezzi dei ricercatori intorno al mondo prima della pubblicazione. Il professor Srinivas ha detto: “Molta gente già ha richiesto i nostri dati molecolari e lo ha utilizzati nelle loro proprie analisi. Le immagini dell'embrione sono egualmente realmente apprezzate ed hanno attirato molto interesse perché sono fra le più chiare immagini di questa fase particolare dello sviluppo.„ Per più ulteriormente rendere questi informazioni apprezzate accessibili, il gruppo ha creato un sito Web interattivo per sia la comunità di scienza che il grande pubblico. Il Dott. Tyser ha detto: “Lo abbiamo reso molto facile affinchè la gente accediamo a questi dati, in modo da qualcuno può andare esaminare un gene di interesse e vedere dove ha espresso in questa fase nell'embrione umano.„

Source:
Journal reference:

Tyser, R.C.V., et al. (2021) Single-cell transcriptomic characterization of a gastrulating human embryo. Nature. doi.org/10.1038/s41586-021-04158-y.