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

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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.

 

NEWS.MED.BR, 2023. Modelos completos de embriões humanos foram criados a partir de células-tronco em laboratório. Disponível em: <https://www.news.med.br/p/medical-journal/1459360/modelos-completos-de-embrioes-humanos-foram-criados-a-partir-de-celulas-tronco-em-laboratorio.htm>. Acesso em: 23 jun. 2024.

Complementos

1 Células-tronco: São células primárias encontradas em todos os organismos multicelulares que retêm a habilidade de se renovar por meio da divisão celular mitótica e podem se diferenciar em uma vasta gama de tipos de células especializadas.
2 Útero: Orgão muscular oco (de paredes espessas), na pelve feminina. Constituído pelo fundo (corpo), local de IMPLANTAÇÃO DO EMBRIÃO e DESENVOLVIMENTO FETAL. Além do istmo (na extremidade perineal do fundo), encontra-se o COLO DO ÚTERO (pescoço), que se abre para a VAGINA. Além dos istmos (na extremidade abdominal superior do fundo), encontram-se as TUBAS UTERINAS.
3 Tecido: Conjunto de células de características semelhantes, organizadas em estruturas complexas para cumprir uma determinada função. Exemplo de tecido: o tecido ósseo encontra-se formado por osteócitos dispostos em uma matriz mineral para cumprir funções de sustentação.
4 Células: Unidades (ou subunidades) funcionais e estruturais fundamentais dos organismos vivos. São compostas de CITOPLASMA (com várias ORGANELAS) e limitadas por uma MEMBRANA CELULAR.
5 Espermatozóides: Células reprodutivas masculinas.
6 Pele: Camada externa do corpo, que o protege do meio ambiente. Composta por DERME e EPIDERME.
7 Cérebro: Derivado do TELENCÉFALO, o cérebro é composto dos hemisférios direito e esquerdo. Cada hemisfério contém um córtex cerebral exterior e gânglios basais subcorticais. O cérebro inclui todas as partes dentro do crânio exceto MEDULA OBLONGA, PONTE e CEREBELO. As funções cerebrais incluem as atividades sensório-motora, emocional e intelectual.
8 Sistema nervoso: O sistema nervoso é dividido em sistema nervoso central (SNC) e o sistema nervoso periférico (SNP). O SNC é formado pelo encéfalo e pela medula espinhal e a porção periférica está constituída pelos nervos cranianos e espinhais, pelos gânglios e pelas terminações nervosas.
9 Ensaios clínicos: Há três fases diferentes em um ensaio clínico. A Fase 1 é o primeiro teste de um tratamento em seres humanos para determinar se ele é seguro. A Fase 2 concentra-se em saber se um tratamento é eficaz. E a Fase 3 é o teste final antes da aprovação para determinar se o tratamento tem vantagens sobre os tratamentos padrões disponíveis.
10 Bebês: Lactentes. Inclui o período neonatal e se estende até 1 ano de idade (12 meses).
11 Reprodução: 1. Função pela qual se perpetua a espécie dos seres vivos. 2. Ato ou efeito de reproduzir (-se). 3. Imitação de quadro, fotografia, gravura, etc.
12 Gravidez: Condição de ter um embrião ou feto em desenvolvimento no trato reprodutivo feminino após a união de ovo e espermatozóide.
13 Trofoblasto: Na embriologia, é a camada de células epiteliais que forma a parede externa da blástula dos mamíferos (blastocisto) e atua na implantação e nutrição do embrião. É a camada de células que vem a formar a camada superficial da placenta.
14 Trofoblastos: Células que revestam a parte externa do BLASTOCISTO. Depois que os trofoblastos se ligam ao ENDOMÉTRIO, desenvolvem duas camadas distintas
15 Embriogênese: Sequência de eventos que leva à formação do embrião a partir do zigoto.
16 Fertilização: Contato entre espermatozóide e ovo, determinando sua união.
17 Células Germinativas: São as células responsáveis pela reprodução sexuada e contêm metade do número total de cromossomos de uma espécie. Os espermatozoides (homem) e os ovócitos (mulher) são células germinativas.
18 Endoderme: É uma das camadas germinativas primárias do embrião, ela é a mais interna, da qual derivam o epitélio da faringe e o resto do tubo digestivo, a bexiga, a uretra etc.
19 Infertilidade: Capacidade diminuída ou ausente de gerar uma prole. O termo não implica a completa inabilidade para ter filhos e não deve ser confundido com esterilidade. Os clínicos introduziram elementos físicos e temporais na definição. Infertilidade é, portanto, freqüentemente diagnosticada quando, após um ano de relações sexuais não protegidas, não ocorre a concepção.
20 Esterilidade: Incapacidade para conceber (ficar grávida) por meios naturais. Suas causas podem ser masculinas, femininas ou do casal.
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