Modelos celulares de feto oferecem visões sobre processos iniciais de desenvolvimento

Nos primeiros dias após a fertilização, assim que a célula espermática encontra ovos, envoltos em ambiguidade científica.

O processo de como a célula modesta se torna um organismo vivo que destaca os cientistas por meio de disciplinas. Para alguns animais, ocorre o batimento celular completo, a geração de células especializadas e organizando -as em um feto multi -célula organizado no ambiente de proteção do útero, dificultando o monitoramento e os estudos diretos. Isso dificulta que os cientistas entendam o que pode acontecer durante esse processo e como os fatores de risco específicos e o ambiente circundante podem impedir a formação do feto.

Cientistas da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, conseguiram projetar as células dos fetos sem tentar embriões reais, o que lhes permitiu imitar os primeiros dias após encontrar células reprodutivas sexuais. Eles usam métodos de engenharia da Gearburie para desenvolver as células -tronco organizadoras em estruturas “programadas” semelhantes ao feto, também conhecido como feto, que pode ser usado para estudar o papel de alguns genes no desenvolvimento precoce. Essas estruturas não são embriões reais, mas são grupos de células cultivadas laboratoriais que são auto -organizadas de maneiras que simulam alguns aspectos dos estágios iniciais do desenvolvimento. Seus resultados são publicados na revista principal de células -tronco A célula celular.

Nós, como cientistas, estamos interessados ​​em criar e reforçar fenômenos naturais, como formar um feto, no prato para permitir estudos que são um desafio para os sistemas naturais. Queremos saber como as próprias células se organizam em um modelo do tipo fetal e o que pode acontecer quando há condições satisfatórias que impedem um animal de se desenvolver com sucesso.

Ali Sharei, Professor Assistente de Engenharia Molecular e Estudo de Promessa

Desenvolvimento de células articulares

Shariati é um especialista em engenharia de células -tronco, um campo que usa células -tronco – as células não especializadas que podem formar qualquer tipo de células como intestino ou células cerebrais – para estudar e resolver problemas biológicos e de saúde.

Este projeto, liderado pelo mundo pós -Phd no UCSC Gararld LoDewigk e Alumna, estudante molecular molecular vital e pós -graduação no atual Calteka Kozuki, usa as células -tronco de camundongo que geralmente são cultivadas no laboratório para direcioná -las a formar blocos básicos de construção do feto.

A equipe usou uma versão da tecnologia CRISPR conhecida como Epigenome Editor, que não reduz o DNA, mas, em vez disso, ajusta como expressá -lo. Eles direcionaram as áreas de genoma conhecidas por estarem envolvidas no desenvolvimento de um feto precoce. Isso lhes permitiu controlar os genes que foram estimulados e solicitarem criar os principais tipos de células necessárias para o desenvolvimento precoce.

“Usamos células -tronco, que se assemelham a um tecido vazio, e as usamos para instar diferentes tipos de células usando nossas ferramentas CRISPR”.

Esse método foi a vantagem de permitir diferentes tipos de células como “desenvolvimento comum”, que é mais intimamente semelhante à formação do feto natural dos métodos químicos que outros cientistas usaram para desenvolver diferentes tipos de células.

Shitari disse: “Essas células estão envolvidas no desenvolvimento delas juntas, exatamente como em um feto real, e isso prova a data de serem vizinhos”. “Não mudamos o genoma ou os expomos a moléculas de sinais específicos, mas aos genes existentes”.

A equipe descobriu que 80 % das células -tronco se organizam em uma estrutura que imita a forma básica do feto após alguns dias, e a maioria delas está sujeita a ativação genética que reflete o processo de desenvolvimento que ocorre nos organismos vivos.

Shitari disse: “A semelhança é ótima na maneira como as próprias células se organizam, bem como composição molecular”. “(As células requerem) muito pouco das entradas de nós – parece que as células já sabem o que fazer e lhes dão um pouco de direção”.

Os pesquisadores observaram que as células mostraram um comportamento coletivo na mudança e organização juntas.

“Alguns deles começam a realizar essa migração rotacional, como o comportamento coletivo de pássaros ou outros tipos”, disse Sharei. “Por meio desse comportamento coletivo e imigração, eles podem formar esses maravilhosos padrões fetais”.

“Modelos de programação”

A presença de um modelo básico preciso que reflete o feto inicial dos organismos vivos pode permitir que os cientistas estudem e aprendam a tratar distúrbios ou mutações de desenvolvimento.

“Esses modelos têm uma representação mais completa do que está acontecendo nos estágios iniciais do desenvolvimento e podem pegar o fundo”, disse Ludigik.

A programação do CRISPR não apenas permite que os cientistas estimulem genes no início do processo de experimento, mas também lhes permite estimular ou modificar os genes importantes de outras partes do desenvolvimento. Isso permite que os modelos de feto sejam “programados”, o que significa que eles podem ser relativamente afetados relativamente com um alto nível de controle para atingir e testar o efeito de múltiplos genes com o desenvolvimento do modelo de feto e iluminar efeitos nocivos quando são ativados ou interrompidos.

Por exemplo, os pesquisadores mostraram como alguns tecidos os formam ou dificultam durante o desenvolvimento inicial, mas seus métodos podem ser usados ​​para estudar uma ampla gama de genes e efeitos sucessivos nas células.

“Acho que este é o trabalho pioneiro deste estudo – a capacidade de programar e que não confiamos nos fatores externos para fazê -lo, mas temos muito controle dentro da célula”.

Os pesquisadores estão preocupados com a forma como essa abordagem é usada para estudar outros tipos, permitindo uma olhada na formação do feto sem usar seus embriões reais.

Esta pesquisa pode permitir o estudo de gargalos que levam ao fracasso da reprodução nos estágios iniciais. Entre os mamíferos, os humanos enfrentam desafios mais reprodutivos que os embriões humanos geralmente deixam de plantar ou criar a forma organizacional precoce correta. Compreender isso pode ajudar no progresso para melhorar a fertilidade humana.