Modelos completos de embriões humanos foram criados a partir de células-tronco em laboratório

Pesquisadores criaram modelos “completos” de embriões humanos a partir de células-tronco¹ em laboratório e os cultivaram fora do útero², num trabalho que abre caminho para avanços na fertilidade, testes farmacêuticos e transplantes. A pesquisa foi publicada na revista Nature.

As pequenas bolas de tecido³ foram feitas combinando células-tronco¹ que se organizaram em estruturas que imitam a organização 3D de todas as características conhecidas encontradas em embriões humanos de uma a duas semanas de idade.

“Este é o primeiro modelo de embrião que tem organização de compartimento estrutural e semelhança morfológica com um embrião humano no dia 14”, disse o professor Jacob Hanna, que liderou a pesquisa no Instituto Weizmann em Israel. Às duas semanas, as bolas de células⁴ tinham cerca de meio milímetro de largura.

Essa área de estudo produziu uma enxurrada de artigos nos últimos meses de cientistas que combinaram células-tronco¹ para criar estruturas semelhantes a embriões humanos, sem a necessidade de óvulos ou espermatozoides⁵.

Embora as estruturas minúsculas não sejam idênticas às dos embriões humanos, os pesquisadores esperam que em breve sejam suficientemente boas para ajudar a esclarecer os mistérios das fases iniciais do desenvolvimento humano e das causas até agora desconhecidas do aborto espontâneo.

Compreender o desenvolvimento do embrião – especialmente a partir de duas semanas no útero² – é apenas uma área onde os cientistas veem os modelos de embriões terem impacto. Outro cenário que Hanna prevê é a criação de embriões modelo a partir de células⁴ da pele⁶ de pacientes doentes. Cultive os embriões modelo por cerca de um mês e eles começarão a desenvolver órgãos que poderão ser usados como fonte de células⁴ para transplante nos pacientes, diz ele.

“Eles têm o direito de doar suas próprias células⁴ da pele⁶ para fazer um modelo embrionário e produzir células⁴ que salvarão suas vidas ou resolverão suas necessidades médicas? Esse é o cenário que deve ser considerado”, disse Hanna. Antes de cultivar um embrião modelo para tecido³ do doador, os cientistas ajustariam a sua genética para garantir que não desenvolvesse um cérebro⁷ ou sistema nervoso⁸, acrescentou.

Outra aplicação que os cientistas têm em mente é a utilização de embriões modelo para avaliar o provável impacto dos medicamentos em embriões humanos reais. Dado que as gestantes são frequentemente excluídas dos ensaios clínicos⁹, os médicos desconhecem os efeitos secundários até mesmo de alguns dos tratamentos mais comuns nas grávidas e nos bebês¹⁰.

Leia sobre "Células-tronco¹: uso na Medicina e questões éticas" e "Alguns conceitos ligados à reprodução¹¹ humana".

No artigo publicado, os cientistas descrevem como basearam-se nos procedimentos do ano passado para criar modelos de embriões de camundongos. Eles misturaram células-tronco¹ humanas “ingênuas”, que são capazes de se transformar em diferentes tipos de células⁴, e descobriram que cerca de 1% se organizaram em estruturas “completas” semelhantes a embriões. Estas desenvolveram uma placenta, um saco vitelino, uma membrana externa chamada saco coriônico e outras características esperadas em embriões humanos da mesma idade.

Os embriões modelo recém-fabricados são equivalentes a embriões humanos com uma semana de idade e são cultivados em laboratório por mais uma semana. Por causa da idade de criação, Hanna disse que era “biologicamente impossível” para eles se implantarem no útero². “Isso não pode ser usado para gerar uma gravidez”, disse ele.

No entanto, os cientistas utilizaram um teste de gravidez¹² para avaliar o quão bem os embriões modelo estavam crescendo; quando o fluido do prato foi colocado em uma tira de teste, o resultado foi positivo.

O Dr. Peter Rugg-Gunn, que estuda o desenvolvimento embrionário no Instituto Babraham, perto de Cambridge, disse que o trabalho era “impressionante” e “significativo”, mas observou que nem todas as características dos primeiros embriões humanos foram perfeitamente replicadas. Por exemplo, o trofoblasto¹³, um precursor da placenta, estava presente, mas não estava devidamente organizado.

“Este modelo de embrião não seria capaz de se desenvolver se fosse transferido para o útero², porque ultrapassa o estágio necessário para se fixar ao revestimento do útero”, disse Rugg-Gunn.

Mas ele disse que o trabalho, e estudos semelhantes, “levanta considerações éticas importantes”. “Avaliações e discussões completas sobre este importante assunto estão em andamento internacionalmente e no Reino Unido através do projeto Governança de Modelos de Embriões Baseados em Células⁴-Tronco”, disse ele.

Confira abaixo o resumo do artigo.

Modelos completos de embriões humanos do dia 14 pós-implantação a partir de células-tronco¹ embrionárias ingênuas

A capacidade de estudar o desenvolvimento humano pós-implantação permanece limitada devido aos desafios éticos e técnicos associados ao desenvolvimento intrauterino após a implantação.

Modelos semelhantes a embriões com morfogênese espacialmente organizada de todos os tecidos embrionários e extra-embrionários definidores do concepto humano pós-implantação (ou seja, disco embrionário, disco bilaminar, sacos vitelino e coriônico, trofoblastos¹⁴ circundantes) permanecem ausentes.

Demonstrou-se recentemente que células-tronco¹ embrionárias (CTEs) ingênuas de camundongo dão origem a células-tronco¹ embrionárias e extra-embrionárias capazes de se automontar em modelos de embriões estruturados baseados em células-tronco¹ de camundongos pós-gastrulação com morfogênese espacialmente organizada.

Neste estudo, estendeu-se essas descobertas aos seres humanos, enquanto usou-se apenas CTEs humanas ingênuas e geneticamente não modificadas.

Esses modelos de embriões estruturados baseados em células-tronco¹ humanas totalmente integrados recapitulam a organização de quase todas as linhagens e compartimentos conhecidos de embriões humanos pós-implantação, incluindo epiblasto, hipoblasto, mesoderma extra-embrionário e trofoblasto¹³ circundando as últimas camadas.

Esses modelos de embriões estruturados baseados em células-tronco¹ humanas completos demonstraram dinâmicas de crescimento do desenvolvimento que se assemelham às principais características da embriogênese¹⁵ do estágio pós-implantação até 13-14 dias após a fertilização¹⁶ (estágio Carnegie 6a).

Isso inclui formação de disco embrionário e disco bilaminar, lumenogênese epiblástica, amniogênese polarizada, quebra de simetria ântero-posterior, especificação de células germinativas¹⁷ primordiais, saco vitelino polarizado com endoderme¹⁸ visceral e parietal, expansão extra-embrionária do mesoderma que define uma cavidade coriônica e um pedúnculo de conexão, um compartimento circundante do trofoblasto¹³ demonstrando formação de sincícios e lacunas.

Esta plataforma de modelo de embrião estruturado baseado em células-tronco¹ pode permitir a interrogação experimental de janelas anteriormente inacessíveis do início da pós-implantação humana até o desenvolvimento da peri-gastrulação.

Veja também sobre "Gestação semana a semana", "Diferença entre infertilidade¹⁹ e esterilidade²⁰" e "Aborto: o que é".

Fontes:
Nature, publicação em 06 de setembro de 2023.
The Guardian, notícia publicada em 06 de setembro de 2023.