Iepazīstieties ar mākslīgajiem embrijiem, ko sauc par neparastiem un iespaidīgiem

Video par sintētisko embriju audzēšanu Mičiganas Universitāte, Annārbora | Rediģējis MIT Technology apskats

Cilmes šūnas dzīvo tikai dažas dienas, ievietotas starp maziem pīlāriem uz mikrofluidiskā nodalījuma virsmas. Tomēr šajā laikā stop motion video parāda, kā šūnas vairojas, mainās un organizējas dobās sfērās.

Viņi ievēro savu galveno programmu — mēģināt pārvērsties par embriju. Un viņi to dara pārsteidzoši labi.

Šodien Mičiganas universitātes pētnieki ziņo ka viņi ir iemācījušies efektīvi ražot reālus cilvēka embriju modeļus no cilmes šūnām. Viņi domā, ka avanss ļaus viņiem pārbaudīt auglības zāles un pētīt agrākās grūtniecības fāzes, taču tas rada arī jaunus juridiskus un ētiskus jautājumus.

Mākslīgie embriji tika izgatavoti, pierunājot cilmes šūnas, lai spontāni izveidotu sīkas bumbiņas formas struktūras, kas ietver amnija maisa sākumu un embrija iekšējās šūnas (daļa, kas kļūtu par cilvēka ekstremitātēm, galvu un pārējo ķermeni ), lai gan tiem trūkst audu, kas nepieciešami placentas izveidošanai.

Tas ir pārsteidzoši, cik ļoti tas ir līdzīgs cilvēka embrijam, saka Alfonso Martiness Ariass, Kembridžas universitātes ģenētiķis, kurš ir iepazinies ar pētījumu rezultātiem, kas šodien publicēti žurnālā Nature. Šis ir īpaši iespaidīgs.

Pagaidām zinātnieki saka, ka tie nav īsti embriji un tiem trūkst spējas pārvērsties par cilvēku. Tomēr, līdzīgiem pētījumiem Eiropā un Ķīnā virzoties uz priekšu, rodas jautājumi par to, cik tuvu zinātniekiem patiesībā ir dzīvotspējīgu cilvēka embriju sintētiska radīšana savās laboratorijās.

Līdz šim komandas ir spējušas pierunāt cilmes šūnas, lai apkopotu vairākas svarīgas agrīnās embrija ceļojuma daļas, piemēram, nervu audu un spermas vai olšūnu sākumu veidošanās un agrīnu lēmumu pieņemšana, piemēram, kāda būs dzīvnieka galva un kas būs dzīvnieka galva. esi aste (skatiet sadaļu 10 Breakthrough Technologies 2018: Artificial Embryos ).

Tiem, ko izstrādāja Mičiganas komanda, kuru vadīja bioinženieris Dzjanpings Fu un biologs Debora Gumucio, bija atļauts dzīvot tikai četras dienas, un tiem nav visu šūnu tipu, kas nepieciešami, lai tos kvalificētu kā īstu koncepciju, jo implantējošais embrijs ir zināms. , un tiem var būt citas novirzes un ierobežojumi.

Taču zinātnieki uzskata, ka varētu nepaiet ilgs laiks, līdz viņi laboratorijā varēs sintezēt embrijus, kas gandrīz neatšķiras no dabiski radītajiem. Jau tagad mākslīgo peļu embriju izpēte ir progresējusi līdz tādam līmenim, ka zinātnieki tos pārnes surogātmātēm un mēģina radīt dzīvus dzīvniekus, lai gan tas vēl nav izdevies.

Bažas rada tas, ka, ja zinātnieki varētu laboratorijā izgatavot cilvēka embrijus, kāds varētu izmantot sistēmas, lai radītu ģenētiski modificētus cilvēkus, un tas ir distopisks scenārijs, kas līdzinās romānā aprakstītajām centrālajām inkubatoriem. Drosmīgā jaunā pasaule .

Pagājušā gada decembrī Martiness Ariass pievienojās Fu un vairākiem citiem, kas rakstīja redakcija aicinot regulatorus atļaut zinātnisko izpēti ar modeļiem, bet ieviest juridisku aizliegumu tos izmantot, lai mēģinātu sākt grūtniecību. Mēs mudinām regulatorus aizliegt uz cilmes šūnām balstītu vienību izmantošanu reproduktīvos nolūkos, viņi teica.

Fu saka, ka tikai kāds trakais mēģinātu padarīt cilvēku, izmantojot sintētisko embriju. Tomēr, ņemot vērā zinātnes straujo attīstību, viņš uzskata, ka juridisks aizliegums ir svarīgs. Daudzi zinātnieki cenšas pārkāpt robežas, un cilvēki šķērso robežas. Ja jūs ļaujat zinātniekiem pašregulēties, tā notika gēnu rediģētie mazuļi. Es neuzticos pašregulācijai, saka Fu.

Lūk, kā viņi to izdarīja

Ir zināms, ka traukā atstātās cilmes šūnas spontāni pārvēršas sirds muskuļos un sāks pukstēt. Ir arī lāsēm līdzīgi smadzeņu organoīdi, kas izstaro elektriskos viļņus, un mazās zarnas, ko var izmantot, lai pārbaudītu, vai zāles darbojas.

Jaunais pētījums sniedzas tālāk, efektīvi atdarinot embrija attīstības sākuma dienas. Saskaņā ar ziņojumu Fu komanda ievietoja atsevišķas cilmes šūnas mazās mikrofluidiskās mikroshēmas spraugās un pēc tam sniedza ķīmiskas norādes, kas palīdzēja viņiem sākt dalīties un iegūt embrija formu.

Mičiganas komanda, kuras provizoriskie rezultāti sniedza ziņas 2017. gadā, tagad apgalvo, ka viņi vairāk nekā 90% gadījumu var panākt, lai cilmes šūnas pārvērstos embrijiem līdzīgās struktūrās, un viņi ir izveidojuši simtiem to.

Šis ir jaunais vadāmības standarts, kas padara to par eksperimentālu platformu, saka Fu. Katram kanālam ir daudz kameru, un katrs var notvert nelielu pluripotentu cilmes šūnu bumbu. Ķimikālijas sasniedz tikai vienu bumbas pusi, tāpēc tas, kad un kur tiek stimulētas cilmes šūnas, ir ļoti kontrolēts.

Attīstības biologiem — tiem, kas pēta, kā veidojas ķermeņi — sistēmas, kas modelē cilvēka embriju, rada lielu satraukumu. Fu saka, ka komandas Japānā un Apvienotajā Karalistē jau izmanto Mičiganas mikrofluidisko ierīci, lai izpētītu, kā noteiktas embrija šūnas tiek apzīmētas kā nākotnes spermas vai olšūnas. Ja viņi to var noteikt, tas varētu radīt veidus, kā izveidot reproduktīvās šūnas cilvēkiem, kuriem to trūkst.

Finansēšanas neskaidrības

Embriju modeļu straujā attīstība rada izaicinājumu Nacionālajiem veselības institūtiem, kas nav pārliecināti, ka var finansēt šāda veida pētījumus, jo likums aizliedz maksāt par eksperimentiem, kuros iesaistīti cilvēka embriji. Šis likums, Dikija-Vikera grozījums, ir rakstīts, lai teiktu, ka jebkurš cilvēka organisms, kas izgatavots no šūnām, tiek uzskatīts par embriju.

Tā kā nav skaidrs, kas ir kvalificējams kā organisms — šis termins nozīmē dzīvības formu, bet nav definēts likumā —, aģentūra ir sākusi nodot grantu pieteikumus no tādiem pētniekiem kā Fu īpašai cilvēka embriju izpētes vadības komitejai, kurā strādā aģentūras amatpersonas. noteiks, vai viņi nepārkāps statūtus.

Mums nav finansēšanas politikas, taču mums ir jāizvērtē katra dotācija, kas rada bažas, saka Kerija Volineca, NIH zinātnes politikas asociētā direktore. Viņi var teikt, ka [tas] rada pārāk lielu juridisku risku. Viņa piekrīt, ka jautājums ir par to, vai embrijiem līdzīgas vienības, piemēram, tās, kuras rada Fu, varētu veidot organismu vai nē, piebilstot, ka šī ir ļoti strauji attīstās pētniecības un zinātnes joma, un mēs vēlamies to saprast.

Lai to izdarītu, NIH piedalās a vienas dienas seminārs , kas plānots nākamā gada sākumā Nacionālajās akadēmijās Vašingtonā. Semināra mērķis ir mēģināt identificēt atšķirības starp zīdītāju embriju modeļu sistēmām un bona fide zīdītāju embrijiem. Arī Starptautiskā cilmes šūnu pētniecības biedrība, zinātniskā organizācija, kas pārstāv cilmes šūnu biologus, saka, ka tā pievērsīsies laboratorijas modeļiem, pārskatot savas vadlīnijas zinātniekiem.

Politika nevar sekot līdzi

Zinātnieku teiktā, finansējuma apjukumu ir pastiprinājušas nesenās federālās politikas izmaiņas, kas ierobežo naudu pētniecībai, kas saistīta ar abortiem. Jūnijā Veselības un cilvēkresursu departaments teica, ka beigsies visi valdības pētījumi, kuros izmanto augļa audus no plānveida pārtraukšanas. Tas joprojām var finansēt akadēmiskos zinātniekus, bet tikai pēc iesaistītas ētikas pārbaudes.

Kā daļu no ierobežošanas, kas visvairāk attiecās uz abortu politiku, HHS teica, ka tā strādās, lai nodrošinātu, ka tiek finansētas un paātrinātas alternatīvas augļa audiem, un norādīja, ka prioritāti piešķirs modeļiem, kas imitē embrijus. Tomēr, kad NIH filiāle izdeva uzaicinājumi pieteikties naudas saņemšanai augļa audu alternatīvu izstrādei šogad lūgumā īpaši tika izslēgtas cilvēka embriju modeļu sistēmas, kas izgatavotas no cilmes šūnām.

Zinātnieki norāda, ka šādas pretrunas liecina, ka finansējumu ietekmē politika. Tas ir dīvaini — ar smadzeņu organoīdiem viss ir kārtībā, bet ar neskaidru embriju saturu — nē, sacīja viens pētnieks, kurš vēlējās runāt neierasti, jo viņam ir vēl neapstiprinātas dotācijas.

Šonedēļ, atsevišķu ziņojumu Rokfellera universitātes komanda aprakstīja, kā viņi atdarināja šūnu grupas, kuru organizācija ir līdzīga mēnesi veca embrija smadzeņu, nervu sistēmas un ādas agrīnai veidošanās procesam. Šajā stadijā cilvēka embrijs ir garnelēm līdzīga struktūra ar sīkiem ekstremitāšu pumpuriem.

Rokfellera pētnieki, kuru vadīja Ēriks Sigija un Ali Brivanlū, savas struktūras sauc par neiroloīdiem. Viņi saka, ka tā kā šajā agrīnajā stadijā ir grūti iegūt vai pētīt reālus cilvēka embrijus, viņi uzskata, ka viņu tehnoloģija ir vienīgais praktiskais risinājums. Viņi ir izveidojuši jaunuzņēmumu Rumi Scientific, kas plāno pārbaudīt neiroloīdu zāles pret tādiem stāvokļiem kā Hantingtona slimība.

Siggia sauc valdības mainīgās pozīcijas par tās pašreizējā apjukuma pazīmi, mēģinot noskaidrot, kas ir embrijs un kas nav. Bet viņš saka, ka viņa pētījumi nav ietekmēti: tas mūs nebremzē. Mēs tikai izmantojam privātos līdzekļus.

paslēpties