Britskí vedci objasnili dôležité štádium raného embryonálneho vývoja, ktoré u ľudí ešte nikdy nebolo úplne zmapované.

Vzhľadom na ľahšie dostupné vzorky sa štúdie doteraz zameriavali na prvý týždeň po počatí a v neskorších štádiách po mesiaci tehotenstva, počas ktorých sa tvoria a dozrievajú orgány. V súčasnosti je však veľmi málo pochopenia udalostí, ktoré sa odohrávajú v medziobdobí, čo zahŕňa rozhodujúce štádium gastrulácie, ku ktorému dochádza krátko po uhniezdení embrya v maternici.

Analýza jedinečnej vzorky výskumníkmi z Katedry fyziológie, anatómie a genetiky Univerzity v Oxforde a Helmholtz Zentrum München pomáha vyplniť túto medzeru v našich vedomostiach o ranej ľudskej embryogenéze. Ich zistenia, publikované v odbornom časopise Nature, prispejú k zlepšeniu experimentálnych modelov kmeňových buniek.

Gastrulácia je jedným z najdôležitejších krokov vývoja a prebieha približne medzi 14. a 21. dňom po oplodnení. Jednovrstvové embryo sa premení na viacvrstvovú štruktúru známu ako gastrula. Počas tejto fázy sa vytvárajú tri hlavné bunkové vrstvy, z ktorých neskôr vzniknú tkanivá, orgány a systémy ľudského tela. Hlavný výskumník profesor Shankar Srinivas uviedol: „Naše telo sa skladá zo stoviek typov buniek. Práve v tomto štádiu je položený základ pre generovanie obrovskej rozmanitosti buniek v našom tele – je to ako explózia rozmanitosti typov buniek.“

Štúdia je míľnikom pre vývojovú biológiu, pretože eticky získané ľudské vzorky v týchto skorých štádiách sú výnimočne zriedkavé. Spoločný výskumný tím získal vzorku prostredníctvom Human Developmental Biology Resource od anonymného darcu, ktorý veľkoryso poskytol informovaný súhlas na výskumné použitie embryonálneho materiálu pochádzajúceho z ukončenia jej tehotenstva. Vzorka sa odhaduje na približne 16 – 19 dní po oplodnení.

Vedúci výskumu Dr. Richard Tyser uviedol: „Toto je také skoré štádium vývoja, že veľa ľudí by nevedelo, že sú tehotné. Je to prvýkrát, čo bolo embryo v tomto štádiu vývoja tak podrobne charakterizované pomocou moderných technológií.“

Vedci experimentujú s ľudskými kmeňovými bunkami v laboratóriu, aby lepšie porozumeli vývoju človeka alebo vyvinuli spôsoby liečby zranení alebo chorôb.

Profesor Srinivas vysvetlil: „Ak chcete premeniť kmeňovú bunku na, povedzme, srdcovú bunku, najlepším spôsobom je naučiť sa, ako sa to deje v prírode, a znovu to vytvoriť v laboratóriu. Ale ak neviete, čo sa deje v prírode, potom musíte v podstate hádať.“ Táto štúdia je cenná, pretože ponúka jedinečný pohľad do centrálnej, no nedostupnej etapy nášho vývoja.

Výskumníci môžu legálne kultivovať ľudské embryá len do ekvivalentu 14 dní vývoja, čo je tesne pred začiatkom gastrulácie, takže v súčasnosti nie je možné študovať toto štádium na kultivovaných ľudských embryách. V dôsledku toho sú naše poznatky o udalostiach po 14 dňoch po oplodnení z veľkej časti založené na štúdiách na zvieracích modeloch, ako sú myši a kurčatá.

Dr. Tyser ďalej dodal: „Naša nová vzorka je mostom, ktorý spája veľmi skoré štádium vývoja s neskoršími štádiami, keď sa začnú tvoriť orgány. Toto spojenie v človeku bolo predtým čiernou skrinkou, takže sme sa museli spoliehať na iné modelové organizmy, ako je myš. Upokojujúco sme teraz dokázali ukázať, že myš modeluje, ako sa človek vyvíja na molekulárnej úrovni. Takéto modely už poskytovali cenné poznatky, ale teraz môže byť tento výskum ďalej obohatený o skutočnosť, že sme schopní vrhnúť svetlo do tej čiernej skrinky a bližšie vidieť, ako to funguje u ľudí.“

Pomocou výkonnej techniky sekvenovania jednotlivých buniek na úzky profil jednotlivých buniek embrya vedci dokázali identifikovať 11 rôznych typov buniek. Zatiaľ čo väčšina z týchto buniek bola ešte nezrelá, objavili prítomnosť krvných buniek a prvotných zárodočných buniek, z ktorých vznikajú gaméty (vajíčko a spermie). Je pozoruhodné, že tím nenašiel žiadne dôkazy o zrelých neurónových bunkách alebo iných typoch buniek spojených s centrálnym nervovým systémom. Táto štúdia podrobne o typoch buniek v gastrule by mohla informovať o prebiehajúcej diskusii vo vedeckej komunite o prehodnotení „14-dňového pravidla“, ktoré stanovuje limit na kultiváciu intaktných ľudských embryí.

Ako súčasť záväzku Oxfordskej univerzity k otvorenému výskumu sprístupnil tím nespracované údaje výskumníkom z celého sveta ešte pred ich zverejnením.

Profesor Srinivas ďalej dodal: „Mnoho ľudí si už vyžiadalo naše molekulárne údaje a použilo ich vo svojich vlastných analýzach. Obrázky embrya sú tiež skutočne cenné a vzbudili veľký záujem, pretože patria medzi najjasnejšie obrázky tohto konkrétneho štádia vývoja.“ Na ďalšie sprístupnenie týchto cenných informácií tím vytvoril interaktívnu webovú stránku pre vedeckú komunitu aj širokú verejnosť. Dr. Tyser na záver uviedol: „Ľuďom sme veľmi uľahčili prístup k týmto údajom, takže ktokoľvek sa môže ísť pozrieť na gén, ktorý ho zaujíma, a zistiť, kde sa v tomto štádiu prejavuje v ľudskom embryu.“

Viac informácií:

Single-cell transcriptomic characterization of a gastrulating human embryo

Zdroj: https://www.ox.ac.uk, zverejnené: 18. 11. 2021, autor: rpa