Vědecký tým z Weizmannova institutu věd v izraelském městě Rechovotu, vedený palestinským biologem Jacobem Hannou, vytvořil kompletní modely lidských embryí z kmenových buněk (nikoli z vajíčka a spermie), které se vyvíjely mimo dělohu až do 14. dne.

Vědci, kteří svůj experiment popisují ve studii publikované v časopise Nature, píší, že syntetické plody měly v této fázi vývoje všechny vlastnosti přirozených embryí. Slibují si od nich, že umožní pochopit raná stádií vývoje embryí a povedou ke včasnému odhalení a snazší léčbě vrozených vad.

Modely embryí, které výzkumníci vytvořili, měly struktury typické pro své vývojové stadium, a to nejen uvnitř, ale i vně embrya. Obsahovaly placentu, žloutkový váček a další vnější tkáně, které zajišťují dynamický a přiměřený růst embrya.

V tom se nejnovější studie liší od podobných starších pokusů, při nichž podobná modelová embrya vytvořená z kmenových buněk všechny znaky skutečných embryí neměla. Jejich vědecký přínos byl proto velmi omezený.

„Skutečné drama se odehrává v prvním měsíci vývoje, zbývajících osm měsíců těhotenství je především ve znamení růstu. Ale ten první měsíc je stále z velké části neznámý. Náš model lidského embrya odvozeného z kmenových buněk nabízí etický a přístupný způsob, jak se dozvědět více,“ cituje magazín Live Science hlavního autora studie Jacoba Hannu.

Od myší k lidem

Hannův tým navázal na své dřívější experimenty, při nichž z kmenových buněk vytvářel podobná syntetická embrya myší. Také tehdy vědci nepoužili oplodněná vajíčka. Syntetické embryo vytvořili z pluripotentních kmenových buněk.

Tyto buňky mají schopnost přeměnit se v další typy buněk vyvinutého těla. Vědci ale v tomto případě potřebovali čas posunout zpátky, ne dopředu. Přeprogramovali proto kmenové buňky do ještě mladšího stádia známého jako naivní stav. V něm se může buňka stát jakoukoliv jinou buňkou.

V tomto bodě naivní buňky odpovídají těm, které lze najít uvnitř malého sedmidenního embrya. Naivní buňky vědci následně rozdělili do tří skupin. Na ně aplikovali různé metody podporující další směřování buněk. To jim umožnilo vytvořit nejen embryo, ale také tkáně v jeho okolí, které podporují další růst.

Potom vědci mohli pozorovat, jak se zhruba procento buněčných shluků samovolně organizovalo do struktur podobných embryu, se všemi jeho vnějšími strukturami.

„Embryo se z definice řídí samo, nemusíme mu říkat, co má dělat – musíme pouze uvolnit jeho vnitřně zakódovaný potenciál,“ říká Hanna, „Na začátku je rozhodující přimíchat správné druhy buněk, které lze získat pouze z naivních kmenových buněk, jež nemají žádná vývojová omezení. Jakmile to uděláte, model podobný embryu sám vydá pokyn: ‚Do toho!‘.“

Je to ještě etické?

Struktury podobné embryím založené na kmenových buňkách (označované jako SEM) se ve studii mimo dělohu vyvíjely normálně po dobu osmi dnů a dosáhly vývojového stadia odpovídajícího dvěma týdnům vývoje lidského embrya. Měly při tom velikost pětiny milimetru, ale již nyní přinesly zjištění, které může otevřít nový směr výzkumu časného selhání těhotenství.

Vědci jejich sledováním například zjistili, že pokud není embryo ve třetím dnu protokolu (což odpovídá 10. dni přirozeného embryonálního vývoje) dostatečně obaleno buňkami tvořícími placentu, jeho vnitřní struktury, jakou je žloutkový váček, se nevyvíjejí správně.

„Embryo není statické. Musí mít správné buňky ve správném uspořádání a musí být schopno se vyvíjet. Naše kompletní modely embryí pomohou vědcům řešit ty nejzákladnější otázky o tom, co určuje jeho správný růst.“ říká Hanna.

Právě v pozorování embryonálního vývoje je největší přínos studie. Už dnes je možné pozorovat raný embryonální vývoj po oplodnění vajíčka spermiemi ve zkumavce. To je ale z různých společenských důvodů nahlíženo jako sporný směr bádání.

Embrya syntetická, vzniklá z kmenových buněk, jsou ale pokládána za „nepravá“, a nevyvolávají velký odpor. Může je proto snáz studovat větší počet vědců.

Pokud ale modelová embrya budou čím dál dokonalejšími kopiemi embryí vzniklých přirozeně, je otázkou, jak dlouho jim jejich unikátní vědecké postavení vydrží.