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Oct 25, 2023

I ricercatori ottengono embrioni di primati per avviare lo sviluppo degli organi in piastre di coltura

Lita Kacsoh - Jun 1, 2023 3:15 pm UTC Scientists set a new record for

Lita Kacsoh - 1 giugno 2023 15:15 UTC

Gli scienziati hanno stabilito un nuovo record per la crescita di embrioni di primati al di fuori dell'utero, come riportato nel numero di maggio della rivista Cell. Per la prima volta, embrioni di scimmia sono stati coltivati ​​in laboratorio per 25 giorni dopo la fecondazione, raggiungendo traguardi fondamentali dello sviluppo mai osservati prima in coltura, compreso l’inizio dello sviluppo degli organi. La capacità di monitorare questi processi in laboratorio potrebbe essere un passo importante verso la comprensione dei difetti congeniti alla nascita e dello sviluppo degli organi negli esseri umani.

Le prime fasi dello sviluppo animale, spesso definite embriogenesi, comprendono la transizione da un gruppo di cellule apparentemente insignificante a un organismo complesso e compartimentato. Al termine dell’embriogenesi, le cellule hanno iniziato la marcia verso la specializzazione e i sistemi di organi hanno cominciato a formarsi. Nei mammiferi, questo è un processo che di solito avviene nel comfort e nella privacy dell’utero, rendendone difficile l’osservazione, anche con l’avvento dell’imaging avanzato. Ed è difficile sperimentare fattori che potrebbero influenzare lo sviluppo.

Tutto ciò ha portato i biologi dello sviluppo a cercare modi per far sì che questo processo avvenga in una piastra di coltura, aggirando queste limitazioni. Lo studio dell'embriogenesi umana è limitato a causa di considerazioni etiche e legali. Sebbene le linee guida specifiche possano variare da paese a paese, il risultato è un divieto quasi globale sugli embrioni umani mantenuti in laboratorio oltre i 14 giorni, prima che si formi il progenitore del sistema nervoso. Questo dettaglio è di particolare rilevanza medica, poiché le irregolarità durante la formazione del sistema nervoso possono provocare una serie di condizioni che colpiscono la colonna vertebrale, il midollo spinale e il cervello, inclusa la spina bifida.

La maggior parte della nostra comprensione di questo processo deriva da studi su embrioni di topo e pollo.

Ma anche il topo è più di un salto, di un balzo e di un salto lontano dagli umani sull'albero della vita; anche se siamo notevolmente simili sotto alcuni aspetti, ci sono notevoli differenze nei tempi di sviluppo e nell'attività genetica, e anche la disposizione fisica dell'embrione è diversa.

Due gruppi indipendenti di ricercatori, pubblicando articoli consecutivi, hanno cercato di colmare questa lacuna sviluppando un sistema dei primati per studiare l'embriogenesi. Utilizzando embrioni fecondati di una specie di macaco (Macaca fascicularis), entrambi i gruppi sono stati in grado di coltivare embrioni di primati fino a 25 giorni dopo la fecondazione. Questo supera il precedente record di 20 giorni, consentendo ai ricercatori di osservare stadi più avanzati dello sviluppo degli organi.

Ciascun gruppo ha sviluppato una tecnica distinta, ma entrambi sono riusciti a ottenere embrioni che somigliavano più che mai alle loro controparti in utero. Una delle chiavi per raggiungere questo obiettivo è stata la promozione della crescita tridimensionale dell’embrione. Gli sforzi precedenti si erano basati su condizioni di coltura bidimensionali, che erano afflitte dalla crescita eccessiva dei tessuti e infine dal collasso dell'embrione entro il ventesimo giorno. Per risolvere questo problema, il team guidato da Hongmei Wang ha ottimizzato le condizioni di coltura in una sospensione liquida, mentre il gruppo di Tao Tan ha utilizzato supporti meccanici . Entrambi gli approcci sembravano facilitare un'adeguata crescita tridimensionale.

La sopravvivenza degli embrioni al 25° giorno variava dal 20 al 40% circa, a seconda dello studio e del particolare parametro utilizzato. Potrebbe non essere esattamente un successo efficiente e ad alto rendimento, ma rappresenta un miglioramento significativo rispetto alle tecniche precedenti. È importante sottolineare che gli embrioni sopravvissuti fino a 25 giorni avevano molte delle caratteristiche di un embrione nell’utero, come i tre strati di tessuto embrionale responsabili in ultima analisi della formazione del feto (l’endoderma o rivestimento intestinale, l’ectoderma che forma pelle e nervi e mesoderma, che è tutto il resto). I ricercatori hanno anche documentato prove di ulteriore organogenesi e formazione del tubo neurale, che va a formare il cervello e il midollo spinale.

Tutto ciò costituisce un passo molto promettente verso un sistema trattabile per studiare l’embriogenesi dei primati, ma le tecniche sono tutt’altro che perfette. Attualmente, gli embrioni non sopravvivono oltre i 25 giorni in nessuna delle due condizioni. Tuttavia, entrambi i gruppi hanno suggerito che un mix ottimizzato di molecole di crescita e di segnalazione, combinato con supporti meccanici più avanzati, potrebbe imitare meglio le condizioni dell’utero e sostenere gli embrioni anche nelle fasi successive di sviluppo.