Stammzell-Studie bietet neue Möglichkeit zur Untersuchung der frühen Entwicklung und Schwangerschaft

Obwohl dem Abitur, einen ersten job und Ehe werden kann, wichtige Ereignisse im Leben, einige der bedeutendsten Ereignisse passieren viel früher: in den ersten Tagen nach einer Samenzelle befruchtet ein ei und die Zelle beginnt sich zu teilen.

Der Weg der ersten 100 Zellen (die zusammen als eine Blastozyste) organisieren sich hat tiefgreifende Implikationen für die Frage, ob eine Schwangerschaft erfolgreich ist, wie sich die Organe bilden, und möglicherweise sogar für Erkrankungen im späteren Leben, wie Alzheimer. Doch die Wissenschaftler haben nicht ein guter Weg, um zu modellieren, wie sich eine Blastozyste gebildet hat, bis jetzt.

Zum ersten mal haben Forscher des Salk Institute und der University of Texas Southwestern Medical Center erstellt haben, Maus Blastozysten-ähnliche Strukturen, oder „blastoids,“ aus einer einzigen kultivierten Zelle, umgehen die Notwendigkeit für Natürliche Embryonen. Wie Sie berichteten, Oktober 17, 2019, die in der Zeitschrift Cell, diese gezüchteten blastoids haben die gleiche Struktur wie Natürliche Blastozysten und kann sogar das Implantat in die Gebärmutter—und könnte dazu beitragen, die Forschung bei der Entwicklung, als auch informieren, Fragen rund um die Schwangerschaft, Unfruchtbarkeit, oder gesundheitliche Probleme später in den Nachkommen das Leben.

„Diese Studien werden uns dabei helfen, besser zu verstehen, die den Beginn des Lebens; wie früh im Leben zu einer einzigen Zelle entstehen können Millionen von Zellen und wie Sie zusammengesetzt sind, in Raum und Zeit zu geben Anlass zu einer voll entwickelten Organismus. Wichtig ist, dass diese Arbeit vermeidet die Verwendung von natürlichen Embryonen und skalierbar ist“, sagt Juan Carlos Izpisua Belmonte, ein professor am Salk Gene Expression Laboratory.

Natürliche Blastozysten, die sich zu einem embryo, sobald Sie das Implantat in eine Gebärmutter, haben sich als schwierig erwiesen, um zu studieren. Das problem ist, dass Tiermodellen, wie etwa Mäusen, nur produzieren diese Strukturen in kleinen zahlen, und die Wissenschaftler können nicht so einfach testen Sie die Auswirkungen von Unterernährung und Belastung durch Giftstoffe oder eine Vielzahl von genetischen Mutationen auf die Entwicklung auf einem ausreichenden Niveau für die Studie.

„Wir sind optimistisch, dass diese Arbeit ermöglicht wichtige Forschungen in der frühen Entwicklungs-Mängel“, sagt Assistant Professor Jun Wu von UT Southwestern co-führte die Studie.

Die Salk und die UT Southwestern-teams entwickelt, die blastoids Einsatz von embryonalen und vor allem Erwachsenen Maus-Zellen. Die Erwachsenen Zellen wurden in einer chemischen Lösung, veranlasste wiederum in induzierte pluripotente Stammzellen, oder iPSCs, die in fast jede Art von Gewebe im Körper.

Zur Förderung der iPS-Zellen zu bilden blastoids, die Forscher setzten Sie in kleinen Gruppen in einem speziellen Nährmedium, wo Sie bald bildeten verbindungen mit einander. Das war genau das, was die Forscher gehofft, Sie zu sehen—wurden die Zellen beginnen sich zu formieren-ähnlicher Strukturen der Entwicklungs-Phase, bevor eine befruchtete Eizelle wird zu einer Blastozyste.

Im Laufe der Zeit, die verbundenen Zellen zu bilden begann ein ball, der mit einer inneren und äußeren Schicht. Die Zellen, die nach innen akkumulierten Proteine, machte Sie deutlich von den außerhalb der Zellen. Die Zellen nach außen begann auch die Aktivierung eines proteins namens YAP, das in den Zellkern und begann der Prozess induziert die expression von Proteinen zu bauen, was könnte schließlich eine Plazenta.

„Die Bildung von blastoids imitiert den natürlichen Entwicklungsprozess“, sagt Ronghui Li, co-erste Autor der Studie und ein postdoctoral fellow in der Izpisua Belmonte lab.

Die blastoids enthielt die gleichen drei ur-Zelltypen, aus denen alle Zellen eines Erwachsenen Organismus kommen) in natürlichen Blastozysten. Sie waren auch eine ähnliche Größe wie Natürliche Blastozysten zeigte eine ähnliche gen-Signatur. Weitere Experimente zeigten, dass die blastoids weiterentwickeln könnten in Strukturen ähnlich früh nach der implantation von Embryonen.

„Ich denke, diese Art von Ressource ist, wird sehr mächtig sein, für das studieren der frühen Entwicklung bei Säugetieren,“ sagt Cuiqing Zhong, co-erste Autor der Studie und ein postdoctoral fellow in der Izpisua Belmonte lab.

Das team nächsten Pläne zur Verwendung von gen-editing-tools, um zu verstehen, wie genetische Veränderungen in blastoids auf die drei verschiedenen Zelltypen. Die blastoids liefern auch ein neues Modell für die Prüfung von Drogen und Chemikalien, die für zukünftige Therapien.

Die blastoids noch nicht entwickeln in funktionale Embryonen; stattdessen wachsen die Zellen in desorganisierten Gewebe. Aber die Wissenschaftler glauben, dass die blastoids zeigen details auf späteren Stadien der embryonalen Entwicklung.

„Mit der weiteren Optimierung dieser Technologie könnte führen zu der generation, voll funktionsfähig blastoids in der Lage zu entwickeln bis zu den Stufen, wenn verschiedene Orgel-primordia sind gebildet und so werden die Samen für die organoids, dass könnte verwendet werden, als unschätzbare Quellen für die organ-transplantation“, ergänzt Belmonte.