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-tronco em laboratório e os cultivaram fora do útero, num trabalho que abre caminho para avanços na fertilidade, testes farmacêuticos e transplantes. A pesquisa foi publicada na revista Nature.

As pequenas bolas de tecido foram feitas combinando células-tronco 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 células tinham cerca de meio milímetro de largura.

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

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 útero – 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 células da pele 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 células para transplante nos pacientes, diz ele.

“Eles têm o direito de doar suas próprias células da pele para fazer um modelo embrionário e produzir células 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 tecido do doador, os cientistas ajustariam a sua genética para garantir que não desenvolvesse um cérebro ou sistema nervoso, 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 clínicos, os médicos desconhecem os efeitos secundários até mesmo de alguns dos tratamentos mais comuns nas grávidas e nos bebês.

Leia sobre "Células-tronco: uso na Medicina e questões éticas" e "Alguns conceitos ligados à reprodução 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-tronco humanas “ingênuas”, que são capazes de se transformar em diferentes tipos de células, 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 útero. “Isso não pode ser usado para gerar uma gravidez”, disse ele.

No entanto, os cientistas utilizaram um teste de gravidez 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 trofoblasto, 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 útero, 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 Células-Tronco”, disse ele.

Confira abaixo o resumo do artigo.

Modelos completos de embriões humanos do dia 14 pós-implantação a partir de células-tronco 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, trofoblastos circundantes) permanecem ausentes.

Demonstrou-se recentemente que células-tronco embrionárias (CTEs) ingênuas de camundongo dão origem a células-tronco embrionárias e extra-embrionárias capazes de se automontar em modelos de embriões estruturados baseados em células-tronco 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-tronco 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 trofoblasto circundando as últimas camadas.

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

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

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

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